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Mar 04, 2024

Une imprimante de vaccins à micro-aiguilles pour le COVID thermostable

Nature Biotechnology (2023)Citer cet article La fabrication décentralisée de vaccins à ARNm thermostables sous forme de patch à micro-aiguilles (MNP) pourrait améliorer l'accès aux vaccins dans les communautés à faibles ressources en

Nature Biotechnologie (2023)Citer cet article

La fabrication décentralisée de vaccins thermostables à ARNm sous forme de patch à micro-aiguilles (MNP) pourrait améliorer l’accès aux vaccins dans les communautés à faibles ressources en éliminant le besoin d’une chaîne du froid et d’un personnel de santé formé. Nous décrivons ici un processus automatisé d’impression de vaccins à ARNm contre la maladie à coronavirus MNP 2019 (COVID-19) dans un appareil autonome. L'encre du vaccin est composée de nanoparticules lipidiques chargées d'ARNm et d'un mélange de polymères solubles optimisé pour une bioactivité élevée en criblant des formulations in vitro. Nous démontrons que les MNP résultants sont stables à la conservation pendant au moins 6 mois à température ambiante lorsqu'ils sont évalués à l'aide d'une construction modèle d'ARNm. L’efficacité du chargement du vaccin et la dissolution des micro-aiguilles suggèrent que des doses efficaces, à l’échelle du microgramme, d’ARNm encapsulées dans des nanoparticules lipidiques pourraient être administrées avec un seul patch. Les vaccinations chez les souris utilisant des MNP produits manuellement avec un ARNm codant pour le domaine de liaison au récepteur de la protéine de pointe du coronavirus 2 (SARS-CoV-2) du syndrome respiratoire aigu sévère stimulent des réponses immunitaires à long terme similaires à celles de l'administration intramusculaire.

Les communautés non vaccinées des pays à revenu faible ou intermédiaire courent un risque élevé d’épidémies répétées de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) et d’autres maladies infectieuses1, qui augmentent la mortalité, favorisent l’émergence de variants plus dangereux et ont un impact négatif sur l’économie2. La vaccination de masse dans ces communautés a été entravée par des problèmes tels que des infrastructures de stockage et de transport inadéquates compatibles avec la chaîne du froid et un nombre insuffisant de personnel de santé3,4. Les systèmes locaux et distribués de fabrication de vaccins adaptés offrent une solution potentielle. Un format de vaccin prometteur dans ces régions est celui des patchs thermostables à micro-aiguilles (MNP)5,6,7,8. Les MNP peuvent être auto-appliqués, sont moins douloureux que l'injection intramusculaire (IM), ne produisent aucun déchet tranchant, peuvent être formulés pour rester stables à la conservation pendant des mois et ont été utilisés avec plusieurs types de vaccins, y compris divers acides nucléiques9,10,11, 12,13,14. Dans le contexte du COVID-19, les vaccins à ARNm encapsulés dans des nanoparticules lipidiques (LNP), tels que ceux produits par Moderna et Pfizer-BioNTech, se sont révélés très efficaces pour prévenir les maladies graves. À notre connaissance, l’administration intradermique (ID) d’un vaccin à ARNm dans un véhicule LNP utilisant un MNP avec une thermostabilité à long terme n’a pas été rapportée auparavant.

La fabrication de MNP introduit de nouveaux défis en matière de fabrication, de chargement et d’évolutivité qui ont ralenti leur développement, bien qu’ils soient idéaux pour un déploiement dans des zones à faibles ressources15,16,17,18. Pour un dosage précis et une pénétration cutanée adéquate, les micro-aiguilles doivent être pointues et de taille constante d’un lot à l’autre19. Les MNP sont limitées par le petit volume disponible pour le chargement du vaccin, en particulier lorsque des excipients sont nécessaires pour stabiliser les antigènes labiles20. Les MNP sont généralement fabriqués à la main individuellement selon des étapes manuelles et imprécises à forte intensité de main d’œuvre, telles que la centrifugation, ce qui rend difficile la fabrication cohérente et automatisée utilisant ces méthodes21.

Nous décrivons ici une imprimante de vaccins à micro-aiguilles (MVP) pour fabriquer des MNP solubles chargés de vaccins à ARNm encapsulés par LNP ou d'autres cargaisons (Fig. 1a – c). L’intégration d’un processus de fabrication de micro-aiguilles dans un dispositif autonome et modulaire présente des défis uniques. La formation de micro-aiguilles, qui est généralement réalisée par moulage22, fabrication de gouttelettes23, impression à jet d'encre24,25 ou impression 3D26,27,28, doit produire des micro-aiguilles présentant des caractéristiques nettes, précises et à l'échelle du micron. Le remplissage des moules doit être piloté par un processus reproductible qui minimise les déchets, réduit les pièces mobiles, ne nécessite aucune interaction de l'utilisateur et s'intègre dans un flux de travail automatisé piloté par machine. À chaque cycle, le MVP distribue de l'encre vaccinale et remplit les moules à micro-aiguilles sans perturber l'encre en utilisant le vide pour éliminer l'air à travers le moule, et accélère le séchage à l'aide d'un flux de travail automatisé avec une intervention humaine minimale. Le flux de travail automatisé intègre un distributeur robotique de haute précision, une chambre à vide programmable et des étapes de mouvement modulaires contenant des moules à micro-aiguilles réutilisables. Le processus utilisé dans le dispositif est basé sur une application sous vide, compatible avec une large gamme de conceptions MNP et optimisé pour minimiser les déchets de vaccins.