Ein Team von US-Wissenschaftlern von der Standford University und der University of North Carolina in Chapel Hill (UNC) hat mit 3D-Druck ein Impfstoffpflaster mit Mikronadeln entwickelt, das eine Verbesserung zu bisherigen Impfmethoden darstellen soll. Die Impfung lässt sich mit den 3D-gedruckten Mikronadeln einfacher verabreichen. Außerdem bietet sie eine deutlich stärkere Immunantwort als Impfungen mit Injektionen durch eine Nadel, heißt es von den Forschern.

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Forscher an der Standford University und der University of North Carolina in Chapel Hill (UNC) haben ein 3D-gedrucktes Impfpflaster entwickelt, das mehr Schutz als eine typische Impfung bieten soll. Das Impfpflaster wird, wie die UNC in einer Pressemitteilung erklärt, dazu direkt auf die Haut aufgetragen und erreicht dort die Immunzellen, auf die die Impfstoffe abzielen. Die Arbeit der Forscher mit dem Titel „Transdermal vaccination via 3D-printed microneedles induces potent humoral and cellular immunity“ wurde über PNAS veröffentlicht. In Großbritannien haben zu Jahresbeginn Forscher neuartige 3D-gedruckte Mikronadeln für kontrollierbarere Arzneimittelabgabe vorgestellt.

Details zum 3D-gedruckten Impfstoffpflaster

Eine an Tieren durchgeführte Studie ergab, dass die resultierende Immunantwort des Pflasters zehnmal stärker ist, als wenn der Impfstoff über den Armmuskel injiziert wird. Die Ergebnisse der Arbeit zeigt außerdem, dass das Impfstoffpflaster eine signifikante T-Zell- und Antigen-spezifische Antikörperantwort erzeugt, die 50-mal stärker war als eine subkutane Injektion unter die Haut. Für den Erfolg machen die Forscher ihre 3D-gedruckten Mikronadeln, die auf dem Polymerpflaster aufgereiht sind, verantwortlich.

Der leitende Studienautor und Unternehmer im Bereich 3D-Drucktechnologie Joseph M. DeSimone, Professor für Translationale Medizin und Chemieingenieurwesen an der Stanford University und emeritierter Professor an der UNC-Chapel Hill, sagte:

„Mit der Entwicklung dieser Technologie hoffen wir, die Grundlage für eine noch schnellere globale Entwicklung von Impfstoffen in niedrigeren Dosen auf schmerz- und angstfreie Weise zu schaffen.“

Detailgrafik zu Mikronadeln
Die 3D-gedruckten Mikronadeln sollen für die starke Immunantwort verantwortlich sein (Bild © PNAS).

Schnelle und unkomplizierte Impfstoffverabreichung

Diese Art der Impfstoffverabreichung soll weniger invasiv und schmerzfrei geschehen als dies bei traditionellen Impfmethoden geschieht. Die verstärkte Immunantwort könnte auch dazu führen, dass eine geringe Dosis des Impfstoffs benötigt wird. Die Mikronadeln lassen sich leicht anpassen, um Impfstoffpflaster für verschiedene Impfstoffe herzustellen.
Die COVID-19-Pandemie zeigte vielen, wie wichtig eine zeitnahe Impfung ist. Doch oftmals muss dazu ein Termin ausgemacht werden, im Krankenhaus muss das Mittel richtig aufbewahrt werden und ein Mitarbeiter muss die Impfung verabreichen.

3D-gedrucktes Pflaster mit Mikronadeln
Die 3D-gedruckten Impfstoffpflaster (im Bild) sollen eine schnelle und unkomplizierte Massenimpfung ermöglichen (Bild © University of North Carolina at Chapel Hill).

Impfstoffpflaster mit Mikronadeln, die sich in der Haut auflösen, könnten ohne besondere Handhabung weltweit verschickt werden und die Impflinge könnten das Pflaster selbst anbringen. Die einfache Anwendung könnte zu höheren Impfraten führen. Die Mikronadeln-Impfstoffe werden mit Master-Schablonen angefertigt, um Formen herzustellen. Das birgt jedoch Nachteile wie verringerte Nadelschärfe während der Replikation. Die Entwickler haben deshalb die Mikronadeln direkt in 3D gedruckt. An der University of North Carolina in Chapel Hill entstanden die Mikronadel-Patches mit einem CLIP-Prototyp-3D-Drucker in 3D gedruckt. DeSimone hat ihn erfunden und Carbon stellt diesen her. Das Team möchte nun MRNA-Impfstoffe wie jene von Pfizer und Moderna zu Mikronadelpflastern umformulieren.

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