Une seule injection de vaccin avec des doses programmées dans le temps

Les ingénieurs du MIT ont inventé une nouvelle méthode de fabrication 3D qui peut générer un nouveau type de particule porteur de médicaments qui permettrait l’administration de doses multiples d’un médicament ou d’un vaccin sur une période prolongée avec une seule injection. Par exemple, on peut utiliser cette technologie, appelée SEAL par les chercheurs, pour créer une injection qui va libérer ses différentes doses à différentes périodes comme dans le cas d’un vaccin suivi de ses boosters.

Les ingénieurs du MIT ont inventé une nouvelle méthode de fabrication 3D qui peut générer un nouveau type de particule porteur de médicaments qui permettrait l’administration de doses multiples d’un médicament ou d’un vaccin sur une période prolongée avec une seule injection. Par exemple, on peut utiliser cette technologie, appelée SEAL par les chercheurs, pour créer une injection qui va libérer ses différentes doses à différentes périodes comme dans le cas d’un vaccin suivi de ses boosters.

Les nouvelles microparticules ressemblent à de minuscules tasses à café qu’on peut remplir avec un médicament ou un vaccin et on les scelle ensuite avec un couvercle. Les particules sont constituées d’un polymère biocompatible approuvé par la FDA qu’on peut concevoir pour se dégrader à des moments précis en déversant le contenu de la tasse.

« Nous sommes très enthousiasmés par ces travaux parce que pour la première fois, nous pouvons créer une bibliothèque de minuscules particules de vaccins encapsulées avec chaque particule qui peut être programmée pour être diffusées à un moment précis afin que les personnes puissent recevoir une injection unique. Les effets pourraient avoir un impact significatif sur les patients partout dans le monde, notamment dans les pays en développement où la surveillance des patients est particulièrement faible » selon Robert Langer, professeur de l’Institut David H. Koch au MIT.

Des capsules scellées de vaccins

Le laboratoire de Langer a commencé à travailler sur les nouvelles particules de distribution de médicaments dans le cadre d’un projet financé par la Fondation Bill et Melinda Gates. Cette dernière recherchait un moyen de délivrer plusieurs doses de vaccins sur une période déterminée avec une seule injection. Cela permettrait aux nourrissons dans les pays en développement de bénéficier de tous les vaccins dont ils ont besoin avec une seule injection.

Langer a précédemment développé des particules de polymère avec des médicaments intégrés dans toute la particule ce qui permet de les libérer progressivement au fil du temps. Mais pour ce projet, les chercheurs voulaient trouver un moyen de produire de courtes émissions d’un médicament à des intervalles de temps spécifiques pour imiter l’administration d’une série de vaccins.

Pour atteindre leur objectif, ils ont entrepris de développer une coupe de polymère scellée fabriquée à partir de PLGA. Le PLGA est un polymère biocompatible qui a déjà été approuvé pour être utilisé dans des dispositifs médicaux tels que des implants, des sutures et des prothèses. On peut également concevoir le PLGA pour se dégrader à différents taux et cela permet de fabriquer des particules multiples qui libèrent leur contenu à différents moments.

Les techniques conventionnelles d’impression en 3D se sont révélées inadéquates pour le matériel et la taille recherchés par les chercheurs. C’est pourquoi ils ont dû inventer une nouvelle façon de fabriquer les tasses en s’inspirant de la fabrication de puces informatiques.

En utilisant la photolithographie, ils ont créé des moules en silicone pour les tasses et les couvercles. De grands ensembles d’environ 2.000 moules sont adaptés à une glissière en verre et ces moules sont utilisés pour façonner les coupelles PLGA (des cubes avec des longueurs de bord de quelques centaines de microns) et des couvercles. Une fois que l’ensemble de tasses de polymère est formé, les chercheurs ont utilisé un système de distribution automatisé sur mesure pour remplir chaque tasse avec un médicament ou un vaccin. Une fois que les tasses sont remplies, les couvercles sont alignés et abaissés sur chaque coupe et le système est chauffé légèrement jusqu’à ce que la tasse et le couvercle fusionnent en scellant le médicament à l’intérieur.

« Chaque couche est fabriquée individuellement et ensuite, on les assemble selon Jaklenec. La nouveauté est la façon dont nous alignons et scellons les couches. Nous avons développé une nouvelle méthode qui peut créer des structures qui ne sont pas possibles avec les méthodes d’impression 3D actuelles. Cette nouvelle méthode appelée SEAL (StampEd Assembly of polymer Layers) peut être utilisée avec n’importe quel matériau thermoplastique et elle permet la fabrication de microstructures avec des géométries complexes qui pourraient avoir de larges applications incluant la délivrance de médicament pulsatile injectable, des capteurs de pH et les dispositifs microfluidiques en 3D. »

Une livraison de vaccin à long terme

Le poids moléculaire du polymère PLGA et la structure du « squelette » des molécules polymères déterminent la vitesse à laquelle les particules se dégraderont après l’injection. Le taux de dégradation détermine le moment de la libération du médicament. En injectant de nombreuses particules qui se dégradent à des taux différents, les chercheurs peuvent générer une forte émission de médicament ou de vaccin à des périodes prédéterminées. Dans les pays en développement, cela pourrait faire la différence entre ne pas être vacciné et bénéficier tous vos vaccins d’un seul coup selon McHugh.

Chez la souris, les chercheurs ont montré que les particules se libèrent dans des émissions courtes sans aucune fuite dans une période de 9, 20 et 41 jours après l’injection. Ils ont ensuite testé des particules remplies d’ovalbumine, une protéine qu’on trouve dans les blancs d’oeufs qui est couramment utilisé pour stimuler expérimentalement une réponse immunitaire. En utilisant une combinaison de particules qui ont libéré l’ovalbumine à 9 et 41 jours après l’injection, les chercheurs ont constaté qu’une injection unique de ces particules pouvait induire une forte réponse immunitaire comparable à celle provoquée par 2 injections conventionnelles à double dose.

Les chercheurs ont également conçu des particules qui peuvent se dégrader et libérer des centaines de jours après l’injection. Un défi pour le développement de vaccins à long terme fondés sur de telles particules selon les chercheurs consiste à s’assurer que le médicament encapsulé ou le vaccin reste stable à la température corporelle pendant une longue période avant d’être libéré. Ils testent désormais ces particules de livraison avec une variété de médicaments incluant les vaccins existants tels que le vaccin contre la polio et les nouveaux vaccins encore en développement. Ils travaillent également sur des stratégies pour stabiliser les vaccins.

La technique SEAL pourrait fournir une nouvelle plate-forme qui peut créer n’importe quel objet minuscule qu’on pourrait remplir avec n’importe quel matériau ce qui pourrait offrir des opportunités sans précédent dans la fabrication en médecine et dans d’autres domaines selon Langer. Ces particules pourraient également être utiles pour délivrer des médicaments qui doivent être administrés régulièrement tels que pour les allergies afin de minimiser le nombre d’injections.

yogaesoteric
2 décembre 2018