تطوير تقنية ثلاثية الأبعاد، كبديل للإبر

طور علماء رقعة لقاح دقيقة مطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد، يمكن أن تقدم بديلا خاليا من الألم عن الإبر.

وفي التجارب التي أجريت على الفئران، قدمت استجابة مناعية أكبر بمقدار 10 أضعاف واستجابة أكبر للخلايا التائية والأجسام المضادة الخاصة بالمستضد بمقدار 50 ضعفا مقارنة بإبرة في الذراع.

وتحتاج رقعة البوليمر إلى جرعات أقل ويمكن إرسالها بالبريد إلى منازل الناس وإدارتها ذاتيا، ما يلغي الحاجة إلى أفراد طبيين مدربين.

كما أنها توفر خيار تطعيم "خاليا من القلق" للأشخاص الذين يعانون من "رهاب الإبرة"، والمعروف أيضا باسم رهاب المثقبيات، والذي يؤخر حصول البعض على لقاحات "كوفيد".

ولم يجر الباحثون بعد تجارب سريرية على الرقعة لدى البشر، والتي يمكن أن تمهد الطريق لوسيلة جديدة لإعطاء اللقاحات في المستقبل.

وطُوّرت رقعة اللقاح الجديدة من قبل باحثين في جامعة ستانفورد وجامعة نورث كارولينا في "تشابل هيل".

وقال معد الدراسة الرئيسي جوزيف م. ديسيموني، أستاذ الهندسة الكيميائية في جامعة ستانفورد: "في تطوير هذه التكنولوجيا، نأمل أن نرسي الأساس لتطوير عالمي أسرع للقاحات، بجرعات أقل، بطريقة خالية من الألم والقلق".

وطُبعت رقع الإبر المجهرية ثلاثية الأبعاد باستخدام نموذج أولي للطابعة ثلاثية الأبعاد CLIP، اخترعها ديسيموني وأنتجتها CARBON، وهي شركة في وادي السيليكون التي شارك في تأسيسها الأستاذ ديسيموني.

وتستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد برنامجا لإنشاء تصميم ثلاثي الأبعاد قبل طباعته بواسطة المعدات الروبوتية.

وتحتوي الأذرع الآلية على فوهة في النهاية تنبعث منها مادة الطباعة - في هذه الحالة البوليمر - طبقة تلو طبقة.

مرونة 

وبفضل مرونة الطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكن تخصيص الإبر الدقيقة بسهولة لتطوير لصقات لقاحات مختلفة ضد لقاحات الإنفلونزا والحصبة والتهاب الكبد أو "كوفيد-19".

وبينما تُعطى اللقاحات عادة كحقن تحت الجلد، هناك اهتمام متزايد بما يُعرف بالحقن داخل الأدمة - المزيد من الحقن الضحلة التي تصل فقط إلى أدمة الجلد، والتي تقع بين البشرة واللحم. وما وراء اللحم هي الدهون والعضلات التي تخترقها عادة إبرة اللقاح التقليدية.

وأشار الباحثون إلى أن الحقن داخل الأدمة مناسبة للتطعيمات لأن جلد الإنسان غني بالخلايا المناعية.

ومن ناحية أخرى، يمكن شحن رقعة اللقاح في أي مكان في العالم دون معالجة خاصة، ما يسمح للأشخاص بتطبيق التصحيح بأنفسهم، مثل اختبار "كوفيد" في المنزل.

وتُغلّف الإبر الدقيقة الخاصة بالرقعة في سائل اللقاح، والذي يُطبّق على الجلد من دون ألم.

ويمكن تصنيع الإبر الدقيقة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد من مجموعة من المواد - المعدن الصلب والسيليكون، على سبيل المثال، وكذلك البوليمرات.

وقالت معدة الدراسة الرئيسية شاومين تيان، الباحثة في قسم علم الأحياء الدقيقة والمناعة في كلية الطب بجامعة كارولينا الشمالية، إنه من الصعب عموما تكييف الإبر الدقيقة مع أنواع اللقاحات المختلفة.

وقالت: "يمكن القول إن هذه المشكلات، إلى جانب تحديات التصنيع، أعاقت مجال الإبر الدقيقة لتوصيل اللقاح".

وتُصنّع معظم لقاحات الإبر الدقيقة باستخدام قوالب رئيسية. ومع ذلك، فإن صب الإبر الدقيقة ليس متعدد الاستخدامات، وتشمل العيوب انخفاض حدة الإبرة أثناء النسخ المتماثل.

مجهرية 

وتوفر الطباعة ثلاثية الأبعاد إبرة مجهرية ذات أشكال هندسية مضبوطة، والتي يصعب تحقيقها باستخدام الطرق التقليدية.

وقد تؤدي سهولة استخدام لصقة اللقاح إلى ارتفاع معدلات التطعيم وتجنب تردد اللقاح أثناء الأوبئة المستقبلية.

ويواصل فريق علماء الأحياء الدقيقة والمهندسين الكيميائيين الابتكار من خلال صياغة لقاحات RNA، في بقع مجهرية للاختبار في المستقبل.