每年缺乏疫苗接種可導(dǎo)致約150萬例可預(yù)防的死亡，主要是在發(fā)展中國家。使這些國家的疫苗接種運(yùn)動(dòng)更加困難的一個(gè)因素是，用于存儲(chǔ)病歷的基礎(chǔ)設(shè)施很少，因此通常沒有容易的方法來確定誰需要特定的疫苗。

麻省理工學(xué)院的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出一種新穎的方式來記錄患者的疫苗接種歷史：以肉眼看不見的染料形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，該染料與疫苗同時(shí)在皮膚下傳遞。

凱文·麥克休(Kevin McHugh)表示：“在紙質(zhì)疫苗接種卡經(jīng)常丟失或根本不存在，或者根本沒有聽說過電子數(shù)據(jù)庫的地區(qū)，該技術(shù)可以快速，匿名地檢測患者的疫苗接種史，以確保每個(gè)孩子都接種了疫苗。”曾任麻省理工學(xué)院的博士后，現(xiàn)在是萊斯大學(xué)生物工程的助理教授。

研究人員表明，他們的這種新型染料由稱為量子點(diǎn)的納米晶體組成，可以在皮膚下保留至少五年，在那里它會(huì)發(fā)出近紅外光，而這種紅外光可以通過專門配備的智能手機(jī)進(jìn)行檢測。

McHugh和前來訪的科學(xué)家Lihong Jing是這項(xiàng)研究的主要作者，該研究今天發(fā)表在《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》上。麻省理工學(xué)院科赫綜合癌癥研究所的研究科學(xué)家安娜·雅克倫奈克(Ana Jaklenec)和麻省理工學(xué)院戴維·科赫研究所教授羅伯特·蘭格(Robert Langer)是該論文的高級作者。

幾年前，麻省理工學(xué)院(MIT)團(tuán)隊(duì)著手設(shè)計(jì)一種無需集中數(shù)據(jù)庫或其他基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)即可記錄疫苗接種信息的方法。許多疫苗，例如麻疹，腮腺炎和風(fēng)疹(MMR)疫苗，需要以一定間隔隔開多個(gè)劑量。沒有準(zhǔn)確的記錄，兒童可能無法獲得所有必要的劑量。

Jaklenec說：“為了保護(hù)免受大多數(shù)病原體的侵害，需要多次接種疫苗。” “在發(fā)展中國家的某些地區(qū)，這樣做非常具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)槿狈τ嘘P(guān)誰接種了疫苗以及他們是否需要額外注射的數(shù)據(jù)。”

為了創(chuàng)建“住院時(shí)”的分散醫(yī)療記錄，研究人員開發(fā)了一種新型的銅基量子點(diǎn)，該量子點(diǎn)發(fā)射近紅外光譜的光。這些點(diǎn)的直徑僅約4納米，但它們被封裝在生物相容性微粒中，形成直徑約20微米的球體。這種包封可以使染料在注射后保留在皮膚下。

研究人員將染料設(shè)計(jì)為通過微針貼片而不是傳統(tǒng)的注射器和針頭來遞送?，F(xiàn)在正在開發(fā)這種補(bǔ)丁，以提供針對麻疹，風(fēng)疹和其他疾病的疫苗，研究人員表明，它們的染料很容易摻入這些補(bǔ)丁中。

給藥后0周和12周，嚙齒動(dòng)物皮膚中量子點(diǎn)標(biāo)記的智能手機(jī)圖像。圖片來源：KJ McHugh等人，《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》(2019年)

本研究中使用的微針是由可溶性糖和稱為PVA的聚合物的混合物，以及量子點(diǎn)染料和疫苗制成的。當(dāng)將貼劑應(yīng)用到皮膚上時(shí)，長1.5毫米的微針會(huì)部分溶解，并在約兩分鐘內(nèi)釋放出有效載荷。

通過有選擇地將微粒加載到微針中，貼劑可以在皮膚上提供肉眼看不到的圖案，但是可以使用去除了紅外濾光片的智能手機(jī)進(jìn)行掃描?？梢詫N劑進(jìn)行定制，以印上與所遞送疫苗類型相對應(yīng)的不同圖案。

朗格說：“ 有一天，這種“隱形”方法可能會(huì)為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，生物傳感和疫苗應(yīng)用創(chuàng)造新的可能性，從而改善醫(yī)療服務(wù)的提供方式，尤其是在發(fā)展中國家。”

有效免疫

使用人體尸體皮膚進(jìn)行的測試表明，經(jīng)過長達(dá)五年的模擬日曬后，智能手機(jī)相機(jī)可以檢測到量子點(diǎn)圖案。

研究人員還使用微針貼片在脊髓灰質(zhì)炎疫苗中傳遞了量子點(diǎn)，從而在大鼠中測試了這種疫苗接種策略。他們發(fā)現(xiàn)這些老鼠產(chǎn)生的免疫反應(yīng)類似于接受傳統(tǒng)注射脊髓灰質(zhì)炎疫苗的老鼠的免疫反應(yīng)。

Jaklenec說：“這項(xiàng)研究證實(shí)，將疫苗與染料摻入微針貼片中不會(huì)影響疫苗的功效或我們檢測染料的能力。”

研究人員現(xiàn)在計(jì)劃對非洲發(fā)展中國家的衛(wèi)生保健工作者進(jìn)行調(diào)查，以獲取實(shí)施此類疫苗接種記錄保存的最佳方法的意見。他們還致力于擴(kuò)大可以以單一模式編碼的數(shù)據(jù)量，從而使他們能夠包括諸如疫苗接種日期和疫苗批號之類的信息。

研究人員認(rèn)為，由于量子點(diǎn)被封裝在生物相容性聚合物中，因此可以安全使用，但是他們計(jì)劃在對患者進(jìn)行測試之前進(jìn)行進(jìn)一步的安全性研究。