Ein 3D-gedrucktes Impfpflaster bietet Impfung ohne Spritze

Forscher der Universität Carolina und der Stanford University haben ein Impfpflaster mit Mikronadeln entwickelt, das bei der Immunisierung die Nadelimpfung übertrifft.

Wissenschaftler der Stanford University und der University of North Carolina in Chapel Hill haben ein 3D-gedrucktes Impfpflaster entwickelt, das einen besseren Schutz bietet als eine herkömmliche Impfung.

Der Trick besteht darin, das Impfpflaster direkt auf die Haut aufzutragen, die voll von Immunzellen ist, auf die Impfstoffe abzielen.

Die durch das Impfpflaster hervorgerufene Immunreaktion war zehnmal größer als die eines Impfstoffs, der mit einer Spritze in einen Armmuskel verabreicht wurde. Dies geht aus einer Studie hervor, die an Tieren durchgeführt und von dem Wissenschaftlerteam in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde.

“Mit der Entwicklung dieser Technologie hoffen wir, den Grundstein für eine noch schnellere weltweite Entwicklung von Impfstoffen in niedrigeren Dosen zu legen, und zwar schmerz- und angstfrei”, so der Hauptautor der Studie und Unternehmer im Bereich 3D-Drucktechnologie Joseph M. DeSimone, Professor für translationale Medizin und Chemieingenieurwesen an der Stanford University und emeritierter Professor an der UNC-Chapel Hill.

Die Studienergebnisse zeigen, dass das Impfpflaster eine signifikante T-Zell- und antigenspezifische Antikörperreaktion hervorruft, die 50 Mal stärker ist als bei einer subkutanen Injektion unter die Haut.

Diese verstärkte Immunreaktion könnte zu einem sparsamen Umgang mit der Dosis führen, wobei ein Mikronadel-Impfpflaster mit einer geringeren Dosis eine ähnliche Immunreaktion hervorruft wie ein Impfstoff, der mit einer Nadel und einer Spritze verabreicht wird.

Während Mikronadelpflaster schon seit Jahrzehnten erforscht werden, überwindet die Arbeit von Carolina und Stanford einige bisherige Herausforderungen: Durch 3D-Druck können die Mikronadeln leicht angepasst werden, um verschiedene Impfpflaster für Grippe-, Masern-, Hepatitis- oder COVID-19-Impfstoffe zu entwickeln.

Wie die Pflaster hergestellt werden

Es ist generell eine Herausforderung, Mikronadeln an verschiedene Impfstofftypen anzupassen, sagte die Hauptautorin der Studie, Shaomin Tian, eine Forscherin in der Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie an der UNC School of Medicine.

“Diese Probleme und die Schwierigkeiten bei der Herstellung haben die Entwicklung von Mikronadeln für die Verabreichung von Impfstoffen wohl gebremst”, sagte sie.

Die meisten Mikronadel-Impfstoffe werden mit Hilfe von Vorlagen für die Herstellung von Gussformen hergestellt. Die Formgebung von Mikronadeln ist jedoch nicht sehr vielseitig, und zu den Nachteilen gehört eine geringere Nadelschärfe während der Replikation.

“Unser Ansatz ermöglicht es uns, die Mikronadeln direkt in 3D zu drucken, was uns einen großen Gestaltungsspielraum für die Herstellung der besten Mikronadeln unter Leistungs- und Kostengesichtspunkten gibt”, so Tian.

Die Mikronadelpflaster wurden in Carolina mit einem CLIP-Prototyp-3D-Drucker gedruckt, den DeSimone erfunden hat und der von CARBON, einem von ihm mitgegründeten Unternehmen im Silicon Valley, hergestellt wird.

Das Team aus Mikrobiologen und Chemieingenieuren arbeitet weiter an Innovationen, indem es RNA-Impfstoffe, wie die COVID-19-Impfstoffe von Pfizer und Moderna, für künftige Tests in Mikronadelpflaster umsetzt.