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Mar 04, 2024

내열성 코로나를 위한 마이크로니들 백신 프린터

Nature Biotechnology(2023)이 기사 인용 마이크로니들 패치(MNP) 형식의 내열성 mRNA 백신의 분산 제조는 다음과 같이 자원이 부족한 지역 사회에서 백신 접근을 향상시킬 수 있습니다.

네이처 바이오테크놀로지(2023)이 기사 인용

마이크로니들 패치(MNP) 형식의 내열성 mRNA 백신의 분산 제조는 콜드체인과 훈련된 의료 인력의 필요성을 제거함으로써 자원이 부족한 지역 사회의 백신 접근성을 향상시킬 수 있습니다. 여기에서는 독립형 장치에서 MNP 코로나바이러스 질병 2019(COVID-19) mRNA 백신을 인쇄하는 자동화된 프로세스를 설명합니다. 백신 잉크는 mRNA가 로딩된 지질 나노입자와 체외에서 제형을 스크리닝하여 높은 생체활성을 위해 최적화된 용해성 폴리머 혼합물로 구성됩니다. 우리는 생성된 MNP가 모델 mRNA 구성을 사용하여 평가할 때 실온에서 최소 6개월 동안 보관 안정성이 있음을 입증합니다. 백신 로딩 효율과 미세바늘 용해는 지질 나노입자에 캡슐화된 효과적인 마이크로그램 규모의 용량의 mRNA가 단일 패치로 전달될 수 있음을 시사합니다. 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2) 스파이크 단백질 수용체 결합 도메인을 코딩하는 mRNA가 포함된 수동으로 생산된 MNP를 사용하여 마우스에 예방접종을 하면 근육 내 투여와 유사한 장기 면역 반응이 자극됩니다.

저소득 및 중간 소득 국가의 백신을 접종하지 않은 지역사회는 코로나바이러스감염증-19(COVID-19) 및 기타 전염병1이 반복적으로 발생하여 사망률을 높이고 더 위험한 변종의 출현을 촉진하며 경제에 부정적인 영향을 미칠 위험이 높습니다2. 이러한 지역사회의 대량 예방접종은 저온 유통과 호환되는 저장 및 운송 인프라가 부족하고 의료 인력이 부족하다는 문제로 인해 방해를 받고 있습니다3,4. 적합한 백신을 제조하기 위한 분산된 로컬 시스템이 잠재적인 솔루션을 제공합니다. 이 지역에서 유망한 백신 형식은 내열성 미세바늘 패치(MNP)5,6,7,8입니다. MNP는 자가 적용이 가능하고, 근육 내(IM) 주사보다 덜 고통스럽고, 날카로운 폐기물을 생성하지 않으며, 몇 달 동안 보관 안정성을 유지하도록 제제화될 수 있으며, 다양한 핵산을 포함한 여러 유형의 백신과 함께 사용되었습니다9,10,11, 12,13,14. 코로나19와 관련해 모더나(Moderna)와 화이자-바이오엔텍(Pfizer-BioNTech)이 생산한 것과 같은 지질나노입자(LNP) 캡슐화 mRNA 백신은 중증 질병을 예방하는 데 매우 효과적인 것으로 입증됐다. 우리가 아는 바로는, 장기간 열안정성을 갖는 MNP를 사용하여 LNP 차량에서 mRNA 백신의 피내(ID) 전달은 이전에 보고된 바 없습니다.

MNP 제조는 자원이 부족한 지역에 배포하는 데 이상적임에도 불구하고 개발 속도를 늦추는 제작, 로딩 및 확장성에 새로운 과제를 안겨줍니다. 정확한 투여량과 적절한 피부 침투를 위해 미세바늘은 배치마다 크기가 날카롭고 일정해야 합니다19. MNP는 특히 불안정한 항원을 안정화하기 위해 부형제가 필요한 경우 백신 로딩에 사용할 수 있는 작은 부피로 인해 제한됩니다. MNP는 일반적으로 원심분리와 같은 노동 집약적이고 수동적이며 부정확한 단계를 통해 개별적으로 수작업으로 이루어지므로 이러한 방법을 사용하여 일관되고 자동화된 제조가 어려워집니다21.

여기에서는 LNP 캡슐화 mRNA 백신 또는 기타 화물이 로드된 용해 가능한 MNP를 제작하기 위한 마이크로니들 백신 프린터(MVP)에 대해 설명합니다(그림 1a-c). 독립형 모듈식 장치 내에 마이크로니들 제조 공정을 통합하는 것은 고유한 과제를 제시합니다. 일반적으로 성형22, 액적 제조23, 잉크젯 프린팅24,25 또는 3D 프린팅26,27,28을 통해 달성되는 미세바늘 형성은 날카롭고 정확하며 미크론 규모의 기능을 갖춘 미세바늘을 생성해야 합니다. 금형 충진은 낭비를 최소화하고 움직이는 부품을 줄이며 사용자 상호 작용이 필요하지 않고 자동화 가능한 기계 중심 작업 흐름에 통합되는 반복 가능한 프로세스에 의해 추진되어야 합니다. 각 실행에서 MVP는 백신 잉크를 분배하여 진공을 사용하여 잉크를 방해하지 않고 미세 바늘 주형을 채우고, 사람의 개입을 최소화하면서 자동화된 작업 흐름을 사용하여 건조를 가속화합니다. 자동화된 작업 흐름에는 고정밀 로봇 디스펜서, 프로그래밍 가능한 진공 챔버 및 재사용 가능한 미세바늘 몰드가 포함된 모듈식 모션 스테이지가 통합되어 있습니다. 장치에 사용되는 공정은 진공 적용을 기반으로 하며 다양한 MNP 설계와 호환되며 백신 폐기물을 최소화하도록 최적화되었습니다.