宝宝再也不用打针！科学家借3D打印开发无创疫苗接种神器

说起注射，世界上大概有两类人会毛骨悚然，一类是糖尿病患者，一类是要接种疫苗的儿童。对于第一类患者，现在已经有很多公司在想招儿减轻患者的痛苦了，例如Intarcia Therapeutics（这个一年换一次的降血糖小棍，又融了2.15亿美元）。小朋友的接种问题还没有特别好的无创解决方案。

来自加州大学伯克利分校（University of California, Berkeley）的Dorian Liepmann教授团队正在尝试解决疫苗的无创接种问题。因为他们认为，非侵入性的疫苗接种方法不仅可以减轻被接种人的恐惧和痛苦，还可以在流行疾病大爆发的时候，实现低成本、便捷的免疫接种，毕竟非侵入性的接种方法可以不需要医生。

▲Dorian Liepmann教授（最老的那个）及其团队

于是在Liepmann实验室博士后Kiana Aran的带领下，Liepmann的团队利用3D打印技术发明了一个无创的疫苗接种神器MucoJet，由于Aran和她同事的这项研究有可能改变疫苗的接种方式，她们的这项发明刊登在著名期刊《科学转化医学》上。

▲无创疫苗接种神器MucoJet和注射针头比较

当天，《科学》杂志给Liepmann团队的这一研究做了专题报道，《科学》杂志认为，这项技术可能有助于阻止通过嘴、鼻子或生殖器进入身体的病原体的感染，例如HIV、人乳头瘤病毒、流感病毒和淋球菌。

MucoJet是一个15×7毫米的圆柱体，由内外两个胶囊组成，在外部胶囊里储存了约5滴水。 内部胶囊实际上是由两个独立的小室组成，靠近喷头（小孔直径为200微米）的小室里装的是疫苗，上面一个小室里含有粉状柠檬酸和碳酸氢钠，当接种的时候，我们用手挤压外面的胶囊，水就进到上面的小室了，这个时候，我们高中学的那个化学反应就发生了，对，产生了二氧化碳。

▲MucoJet的结构和工作原理

一分钟之后，气体在上面的消胶囊内形成强大的压力，冲破隔膜，推动活塞，瞬间将疫苗推出。疫苗贯穿口腔内膜，进入脸颊组织，激活相应的免疫细胞。「由于压力非常集中，喷口的直径非常小，所以疫苗就顺利地穿透口腔粘膜层，」Aran说。

▲MucoJet在口腔起做用的机制

那么这个接种系统威力究竟如何呢？Aran团队决定用猪的粘膜层和脸颊组织试一试。于是他们在MucoJet的疫苗室里装上了卵清蛋白（一种免疫刺激蛋白），对照组用滴管滴卵清蛋白到同样的组织上（模拟口服疫苗）。三个小时之后，研究人员检测相应组织中卵清蛋白的含量，惊喜的发现使用MucoJet的实验组织的卵清蛋白是对照组的8倍。

这就说明MucoJet确实能把疫苗送入脸颊的黏膜。然后，Aran团队做了一下调整，在一定程度上增加了推送的压力。她们发现，卵清蛋白的该药量是跟压力呈正相关的。

如此看来，MucoJet的威力确实不小，接下来就要看通过脸颊接种究竟能不能激发动物的免疫系统。Aran在兔子身上做了这个实验。用的还是卵清蛋白，他们发现在兔子口腔内，MucoJet的给药能力是滴管的7倍。 最重要的是，用MucoJet接种卵清蛋白的兔子体内的关键免疫抗体浓度是滴管接种的数千倍。

研究人员没有比较MucoJet与注射接种对免疫系统激发的差异，但是她们表示，从之前的研究来看，MucoJet接种激发的免疫响应程度与注射不分伯仲。

伯明翰阿拉巴马大学的粘膜免疫学家Jiri Mestecky说，MucoJet「看起来很有吸引力」。然而，作为粘膜疫苗的主要支持者，他Mestecky也不确定它是否能在接种人体内起作用。在Mestecky看来，兔子和人的脸颊组织可能有较大差异，与兔子相比，人的脸颊组织里可以被疫苗激活的免疫细胞相对较少。「脸颊免疫在人体研究中并不十分有效，」Mestecky说。

此外，没有针头虽然是它的优势，但是由于每个人的脸颊对疫苗的吸收是不同的，不同疫苗的溶解度和渗透能力也是有差异的，与注射相比，剂量的控制可能挑战较大。

Aran表示，对于这些问题，她们可以通过调整溶剂、喷嘴直径和喷射的压力来调节。而且，Aran在论文中指出，口腔黏膜中存在大量的免疫细胞，例如，树突细胞、郎格罕细胞、T淋巴细胞和粘膜相关淋巴组织，因此口腔是非常理想的免疫接种组织。至于物种之间的差异，她们打算下一步在猴子或其他更接近人类的动物中进行实验。

▲MucoJet口腔接种操作方法

《科学》杂志在采访Aran时，认为这个小小的喷射器在操作时，恐怕没那么方便。对于这个问题，Aran也有自己的考虑，她们打算把这个改进成「棒棒糖」形状的，这样一来接种的时候就可以用这个「棒棒糖」直接顶在脸颊上，轻而易举的完成接种。当然，如果喷头上真的有糖的话，小孩子应该更乐意于接种。

Aran表示，MucoJet的发展的下一步是在大型动物体内开展真正的疫苗实验。 他们希望MucoJet可以在五到十年内投入临床使用。

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来源：3D打印世界