6. Oktober 2021 — Die meisten Impfstoffe werden mit subkutanen Nadelinjektionen verabreicht. Aber Spritzen sind nicht unbedingt der effizienteste oder effektivste Weg, um einen Impfstoff zu verabreichen. Wissenschaftler haben mit Mikronadelpflastern experimentiert, um einen Impfstoff mit Dutzenden von extrem winzigen Nadeln, die mit der Impfstofflösung beschichtet sind, schmerzfrei in die äußerste Hautschicht zu bringen.
Jetzt haben Forscher ein 3D-Druckverfahren gefunden, mit dem sie Mikronadelformen in den Pflastern für verschiedene Krankheitserreger wie Grippe, Masern, Hepatitis oder COVID-19 anpassen können. In Tests mit Mäusen führten die Pflaster zu stärkeren und länger anhaltenden Immunreaktionen als herkömmliche Spritzen unter die Haut. Das Forschungsteam beschrieb ihre Ergebnisse in dem Proceedings of the National Academy of Sciences.
Winzige Nadeln, große Vorteile
Frühere Forschungen haben gezeigt, dass die Verabreichung von Impfstoffen in die Haut eine stärkere Immunantwort verursachen kann, da die Haut eine hohe Konzentration an Immunzellen aufweist. Aber Schüsse können schmerzhaft sein und erfordern qualifizierte medizinische Fachkräfte.
Mikronadeln führen den Impfstoff schmerzfrei in die Haut ein, ohne dass ein geschulter Arzt erforderlich ist. Tatsächlich kann sich eine Person den Impfstoff sogar selbst geben.
Die Nadeln – aus Metall, Silikon oder Kunststoff – sind so winzig, dass sie nur die raue äußerste Hautschicht durchstechen. Die Aussicht auf eine schmerzlose Impfung ohne Injektionsnadel kann bei Menschen, die Angst vor Nadeln haben, die Angst lindern.
Wissenschaftler können auch getrocknete Pflaster aufbewahren, nachdem sie mit der Impfstofflösung beschichtet wurden, sodass keine Vorbereitung vor der Verabreichung des Impfstoffs erforderlich ist und die Pflaster möglicherweise nicht einmal gekühlt gelagert werden müssen. Diese neueste Studie legt nahe, dass die Pflaster eine stärkere Immunantwort erzeugen als Standardspritzen, was eine geringere Dosis als herkömmliche Impfstoffverabreichungsmethoden und möglicherweise weniger Nebenwirkungen ermöglicht.
Die Form brechen
Frühere Verfahren zur Herstellung von Mikronadelpflastern verwendeten häufig Formen, aber dieser Ansatz schränkte die Möglichkeit ein, Pflaster für verschiedene Krankheiten anzupassen. Die wiederholte Verwendung derselben Form kann auch die winzigen Nadeln stumpf machen.
Für die 3D-gedruckten Patches verwendeten Cassie Caudill von der University of North Carolina in Chapel Hill und ihre Kollegen eine Drucktechnik, die es ermöglicht mehr Kontrolle und Konsistenz in der Form der Mikronadeln. Die Ermittler druckten zwei Formen: eine schlanke Pyramiden-Mikronadel, die früheren Versionen ähnelt, und eine mit gezackten Rillen, die einer Kiefer ähnelt.
Durch die vergrößerte Oberfläche der Rillen können die Forscher 36 % mehr des Inhaltsstoffs hinzufügen, der eine Immunantwort verursacht, verglichen mit der Verwendung nur der Pyramidenform, jedoch immer noch weniger als bei einem herkömmlichen Schuss. Bei nur 1 Zentimeter mal 1 Zentimeter enthält jedes Pflaster 100 Mikronadeln, die etwas mehr als 1 Millimeter lang sind. Die Forscher fanden heraus, dass das Pflaster bei Mäusen eine stärkere Immunantwort auslöste als eine herkömmliche Impfung, obwohl es eine viel geringere Dosis des Impfstoffbestandteils enthielt.