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InvoIC疫苗“邮递员”

2021-08-05 09:22:08 来源:财经新闻


● 孙东团队正全力研发微型机械人技术,将疫苗成分精准送到免疫系统中的抗原呈递细胞及淋巴结,希望能全面提高疫苗的使用成效,同时降低不良反应。 香港文汇报记者 摄
 
微型机械人保疫苗活性 减少剂量功效更大
 
人类面对新冠肺炎这场硬仗,疫苗就如同保护我们的「盾」,是抗击疫情最关键的手段。目前全球已有多种疫苗投入使用,惟在保护效率、副作用、应付变种等方面,各项疫苗技术仍持续有改进空间。为全面提升疫苗效率,香港城市大学科研团队全球首创,提出于人体中以微型机械人「护送」疫苗的构想,利用水凝胶及磁控技术,如同邮差派信般,将疫苗成分精准送到免疫系统中的抗原呈递细胞及淋巴结,过程中可望保持疫苗活性,同时避免刺激其他不良反应,做到以最小疫苗剂量达到最大功效。团队已获研资局逾600万元资助,正全力开展实验争取成果。
领导研究的城大生物医学工程学系讲座教授兼系主任孙东近日接受香港文汇报专访时指,现有疫苗虽然可以起到一定保护作用,但进入人体后依然会出现不同的问题:「核酸疫苗容易被血清核酸酶降解,转送效率低且不稳定;而蛋白疫苗的血清半衰期短,容易丧失活性。」
 
针对以上问题,团队设计出体内药物输送的可降解微型机械人平台,用两款水凝胶微型机械人「护送」疫苗进入体内指定细胞,从而提高疫苗整体效率。孙东表示,这是为全球首创的崭新概念,并将机械人形容为「邮差」,可以将其疫苗准确递送到目标部位。
 
竹笼般有孔 溶胀控时机
 
孙东介绍说,第一款机械人名为「GelMA-PEI/DNA microrobot」,是将疫苗融入其中。该款机械人为直径50微米至100微米大小的「多孔球形」水凝胶,用以包裹核酸疫苗,并将其精准递送到抗原呈递细胞。他表示,机械人为双层结构,两层水凝胶具有不同的交联度及筛孔尺寸,有如竹笼般拥有不同大小的孔,以降解、变形和溶胀来调节孔的大小,以控制释放疫苗的时机,「从而刺激免疫细胞产生CD4及CD8受体,让其产生抗原及记忆。」
 
为了让核酸疫苗与水凝胶机械人融为一体,团队想出了「改性」的方法。孙东提到,一般而言,核酸带有负电荷,为了让水凝胶机械人能够成为核酸疫苗的载体,则需要透过「正离子改性」的步骤,利用「聚亚乙基亚胺(PEI)」对水凝胶进行改造,让机械人产生正离子,「这样两者就能够互相吸引,一拍即合。」同时,加入PEI亦可保护核酸疫苗,「从而减轻、拖缓药物被降解的情况。」
 
直抵淋巴结 降解释颗粒
 
至于另一款机械人名为「GelMA-GNP/Ag microrobot」,体积更小,直径只有约10微米至25微米。孙东表示,此款水凝胶机械人内部有许多载有抗原蛋白的纳米颗粒,「当机械人到达淋巴结部位降解后,当中的纳米颗粒即可释放出来。」淋巴系统的树突状细胞会将纳米颗粒「吞噬」,此方式有如将抗原蛋白呈递予树突状细胞,从而指导免疫系统制造出抗体。
 
孙东形容:「这款机械人就是将疫苗放进纳米颗粒,再由机械人带着它走。」为了控制机械人精准到达淋巴结部位,团队在水凝胶中混入Fe3O4纳米颗粒,从而赋予它磁驱动能力。届时只要运用磁控技术,即可控制机械人的移动位置。
 
现时接种新冠疫苗,发烧、肌肉疼痛为常见副作用。「打疫苗需要较大剂量,我们现在至少要打100毫克到200毫克的疫苗;但一针打进去,很多都没能产生作用。」孙东认为,「对人体而言,没必要打那么多东西进去,现在很多反应都是未知的,在『够用』的前提下,剂量当然是越少越好。」
 
比打针注射 副作用更少
 
由于水凝胶机械人具有「精准」递送疫苗的优势,所需要的剂量自然就更少。孙东估计,比起一般皮下注射及肌肉注射等手段,机械人递送或许能够减少一定的副作用。团队接下来会研究,究竟机械人能够携带疫苗的总量,以及多少剂量会产生最大的保护力。他续指,「现在疫苗其实是供不应求,如果能够减少每次剂量,在生产方面可以避免浪费,而生产批量亦能够提升。」

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