Uma estratégia para estabilizar termicamente a tecnologia de vacinas com microagulhas

Pesquisadores do Departamento de Engenharia Biomédica – um departamento compartilhado entre as Escolas de Medicina Dentária, Medicina e Engenharia da UConn – criaram uma nova estratégia usando moléculas de açúcar para estabilizar termicamente sua tecnologia de vacina de microagulhas existente, eliminando a necessidade de armazenamento em cadeia fria.

O Professor Associado Thanh Duc Nguyen, dos Departamentos de Engenharia Mecânica e Engenharia Biomédica da Escola de Engenharia, relatou este novo desenvolvimento em uma edição recente da Tecnologias Avançadas de Materiais.

O trabalho foi liderado pelo Dr. Khanh Tran, ex-Ph.D. da UConn de Nguyen. estudante atualmente no Massachusetts Institute of Technology, e Dr. Tyler Gavitt, ex-UConn Ph.D. estudante atualmente na Duke University. Gavitt foi aluno do Professor Associado Steven Szczepanek no Departamento de Patobiologia e Ciências Veterinárias da Faculdade de Agricultura, Saúde e Recursos Naturais da UConn.

Normalmente, as vacinas contra doenças infecciosas como o COVID-19 exigem várias injeções dolorosas, caras e inconvenientes, incluindo uma primeira e várias injeções de reforço. A tecnologia do pesquisador da UConn cria um adesivo de microagulha autoadministrado que pode ser autoadministrado e requer apenas uma administração única na pele – semelhante a um adesivo de nicotina – para realizar um perfil de liberação de vacinas, simulando o efeito de múltiplas injeções.

A necessidade de armazenamento em cadeia de frio, no entanto, é um obstáculo logístico adicional para vacina distribuição.

“Embora as vacinas de mRNA possam ser rapidamente projetadas e fabricadas para combater vírus pandêmicos como o COVID-19, as campanhas globais de vacinação precisam de uma vacina baseada em proteína mais tradicional, para que possa ser fabricada em maior escala com a fabricação de vacinas já construída. instalações em todo o mundo para uma distribuição global”, diz Nguyen.

“Infelizmente, essas vacinas à base de proteínas, semelhantes ao mRNA, são muito instáveis ​​sob o calor e precisam ser armazenadas em temperaturas frias abaixo de -80°C em freezers caros. Isso se torna um fardo logístico significativo para o transporte e distribuição de vacinas, já que muitos países em desenvolvimento e áreas rurais/remotas ao redor do mundo não podem arcar com tais condições de armazenamento em cadeia fria”.

Os pesquisadores identificaram o moléculas de açúcar trealose e sacarose como dois ingredientes principais para ajudar a estabilizar o antígeno recombinante da proteína SARS-CoV-2 S1-RBD – a proteína projetada da casca do vírus COVID-19. Em ambientes à base de água, a estrutura 3D de uma proteína pode se desdobrar incorretamente em altas temperaturas – semelhante a como uma clara de ovo endurece quando você a escalda. Isso arruinaria a proteína do antígeno da vacina. As proteínas na forma seca serão mais estáveis, mas a remoção descuidada da água também pode destruir a estrutura da proteína.

Os pesquisadores selecionaram trealose e sacarose por causa de sua capacidade de servir como substitutos da água e formar ligações de hidrogênio com as proteínas para evitar o dobramento incorreto da proteína. O ambiente de açúcar altamente viscoso também pode ajudar a minimizar a mobilidade da proteína e a exposição ao meio ambiente, protegendo contra uma maior desestabilização.

No estudo, os pesquisadores misturaram a solução de trealose-sacarose em várias proporções diferentes com a proteína SARS-CoV-2 S1-RBD recombinante e secaram a mistura a vácuo durante a noite. As amostras foram expostas ao calor para triagens de estabilidade de curto prazo de uma hora e, em seguida, à temperatura corporal para estabilidade de longo prazo por 2, 4, 8, 12 e 16 semanas.

Os pesquisadores puderam confirmar que, com esta formulação, sua tecnologia de vacina pode ser armazenada em temperaturas extremas por pelo menos uma hora e temperaturas corporais por pelo menos quatro meses. Este é o primeiro esforço relatado para estabilizar a proteína SARS-CoV-2 S1-RBD recombinante específica com formulações de trealose e sacarose.

“Carregamento dos adesivos de microagulhas com SARS-CoV-2 S1-RBD recombinante estabilizado proteína induziu respostas de anticorpos de ligação e neutralização funcional em ratos contra diferentes cepas do vírus SARS-CoV-2, demonstrando assim o potencial dessa tecnologia para ser uma alternativa viável sem agulha aos paradigmas tradicionais de vacinação. Isso pode revolucionar o processo de vacinação em todo o mundo, evitando injeções repetidas, pessoal médico treinado e instalações de cadeia fria para armazenamento de vacinas”, diz Tran.