根据3D科学谷的市场观察，随着 COVID-19 大流行的爆发和疫苗开发进入超高速发展阶段，精密药物输送和 3D 打印技术专家斯坦福大学的Joseph DeSimone教授对一个新的研究项目有了一个想法：3D打印疫苗贴片。
3D打印贴片
© 斯坦福大学
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更理想的药物输送
基于放射学和化学工程专业知识，DeSimone 博士知道皮肤的真皮层比肌肉含有更多的免疫细胞，因此是理想的疫苗靶点。一段时间以来，他还一直在研究 3D 打印的微针贴片，以将药物输送到皮肤上。根据DeSimone教授，模制微针贴片已经成为化妆品行业的主流，用作皮肤治疗的工具，而3D打印贴片提供了更好、更精确设计的可能性。
经过大约 18 个月的开发，DeSimone 的小组发表了一篇论文，详细介绍了他们的疫苗贴片原型，证明该概念不仅可行，而且在产生强大的免疫反应方面可能比注射疫苗更有效。
该贴片最近被认为是2022 年改变世界的想法之一，那么是如何制作疫苗贴片以及它是如何工作的？
根据3D科学谷的了解，DeSimone的实验室开发了3D打印机，其精度比用于制造跑鞋和橄榄球头盔等产品的商用打印机高出50倍。使用这些3D打印机，正在将精确3D打印的微针贴片制作成疫苗运送工具。
这些贴片大约是 1 x 1 厘米见方，带有 10 x 10 网格的微针。而且因为它们是 3D 打印的，而不是模制的，可以做一些有趣的事情来改进它们的工作方式。例如，通过打印多面针而不是光滑的针来增加针的表面积——这意味着它们的形状可以像薄的圣诞树。
此外，当针头高度相同时，将贴片压入皮肤需要很大的力，这称之为指甲床问题。为了解决这个问题，实验室制作了不同高度的微针。
然后，将针头浸入糖溶液形式的疫苗中，然后将水擦干，这样剩下的几乎就像上釉的甜甜圈上的糖衣一样。当将贴片在小鼠体内产生的免疫反应与针头注射产生的免疫反应进行比较时，研究人员发现将相同的疫苗和相同数量的疫苗注射到皮肤而不是肌肉时，反应要强 50 倍。
DeSimone教授与斯坦福大学生物化学教授 Peter Kim 博士合作，最近在小鼠身上测试了一种基于 SARS-CoV-2 蛋白的疫苗贴片，并且也开始通过贴片测试 mRNA 疫苗。到2022年年底，科学家们希望能最终确定 SARS-CoV-2 疫苗的配方。
与肌肉注射相比，SARS-CoV-2 疫苗贴片有哪些优势？
皮肤真皮中的迁移性免疫细胞是肌肉中的 100 到 1,000 倍。尽管将用于 SARS-CoV-2 的 Moderna 或 Pfizer 疫苗注射到某人的手臂肌肉中的标准做法是有效且可靠的，但这些注射剂会直接穿透皮肤并错过大部分生活在那里的免疫细胞。疫苗贴片可以更精确地传递给这些细胞。
贴片也很容易实现管理，让数十万医护人员腾出时间去做除接种疫苗以外的事情。最后，贴片是无痛的。
疫苗贴片的广泛使用是否存在障碍？
最大的挑战之一是提供可靠、可重复的剂量。使用注射器将液体疫苗输送到某人的手臂中很简单，在医学上，需要这种可靠性。使用微针时，由于可以对贴片施加不同程度的力和压力，一些疫苗涂层在插入皮肤时会脱落，就像甜甜圈上掉下来的糖一样，这会降低其有效性。
为了解决这个问题，斯坦福正在开发一些令人惊叹的新微针设计。借助3D 打印机，科学家希望制造出像笼子一样的锥形结构的微针，可以保护内部的疫苗货物（即输送到皮肤上的物质）。研究人员还增加了将结构变成微型泵的机械性能。以前没有人做过这样的事情。这些设计可以使微针成为一种强大而可靠的药物或疫苗递送方法。
根据3D科学谷的了解，DeSimone 实验室的研究工作专注于开发创新的跨学科解决方案，以解决以先进3D打印制造方法为中心的复杂问题。在化学工程和材料科学领域，该实验室正在寻求数字3D打印的新能力。在转化医学中，研究的重点是利用3D数字制造工具来设计新的疫苗平台、增强的药物输送方法以及针对多种情况改进的医疗设备。
Joseph DeSimone教授是一位跨界的人才，他还有一个身份是美国硅谷的3D打印独角兽企业Carbon的创始人与董事会主席，Carbon 两款3D打印机计划在TCT 亚洲展期间首次国内亮相。Carbon的M2打印机灵活轻巧，精度高，适用于原型打样或小批量的生产，在汽车，消费电子和工业零部件上广泛使用。L1大幅面打印机是一款高效率，适合批量生产的工业级打印机，比如阿迪达斯的鞋中底，整形牙套的牙模，都适合用这款机器来量产。同时，这两款3D打印机也配有专门的清洗解决方案。
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