Begrenzte Impfabdeckung führt zum Tod von 3 Millionen Menschen, die speziell durch durch Impfung vermeidbareKrankheiten1 verursacht werden. Unzureichende Lagerungs- und Transportbedingungen führen zur Verschwendung funktioneller Impfstoffe und tragen so zu einer reduzierten globalen Immunisierung bei. Darüber hinaus führt eine unvollständige Impfung aufgrund der Nichteinhaltung der erforderlichen Impfpläne auch zu einer begrenzten Impfabdeckung, insbesondere in Entwicklungsländern2. Innerhalb des empfohlenen Zeitraums sind mehrere Besuche des medizinischen Personals erforderlich, um Booster-Shots zu erhalten, wodurch der Prozentsatz der Bevölkerung mit vollständiger Impfung begrenzt wird. Daher müssen neue Strategien für die kontrollierte Impfstoffabgabe entwickelt werden, um diese Herausforderungen zu umgehen.
Zu den derzeitigen Bemühungen um die Entwicklung von Impfstoffabgabetechnologien gehören emulsionsbasierte Polymersysteme3,4. Die Ladung ist jedoch häufig einer größeren Menge an organischem Lösungsmittel ausgesetzt, die potenziell Aggregation und Denaturierung verursachen kann, insbesondere im Zusammenhang mitproteinbasierterLadung 5,6. Wir haben eine neuartige Impfstoff-Lieferplattform entwickelt, "Polybubbles", die potenziell mehrere Laderäume beherbergen kann, während das Frachtvolumen, das dem Lösungsmittel7ausgesetzt ist, minimiert wird. In unserer Polybubble-Kernschalenplattform wird beispielsweise eine Ladetasche mit einem Durchmesser von 0,38 mm (SEM) in die Mitte einer 1 mm Polybubble injiziert. In diesem Fall würde die Fläche der Ladung, die organischem Lösungsmittel ausgesetzt ist, etwa 0,453 mm2betragen. Nach Berücksichtigung der Packungsdichte von Kugeln (Mikropartikeln) innerhalb einer Kugel (Cargo Depot) beträgt das tatsächliche Volumen der Mikropartikel (10 m Durchmesser), die in das Depot passen könnten, 0,17 mm3. Das Volumen eines Mikropartikels beträgt 5,24x10-8 mm3 und somit beträgt die Anzahl der Partikel, die in das Depot passen können, 3,2x106 Partikel. Wenn jedes Mikropartikel 20 Ladetaschen (als Ergebnis einer Doppelemulsion) mit einem Durchmesser von 0,25 m hat, beträgt die Fläche der Ladung, die organischem Lösungsmittel ausgesetzt ist, 1274 mm2. Das Frachtdepot innerhalb der Polybubble hätte somit eine 2800-fach geringere Oberfläche, die organischem Lösungsmittel ausgesetzt wäre als organischer lösungsmittelexponierter Ladung in Mikropartikeln. Unsere Plattform auf Polyesterbasis kann somit die Menge der Fracht, die organischen Lösungsmitteln ausgesetzt ist, potenziell reduzieren, was andernfalls zu Ladungsaggregation und Instabilität führen kann.
Polybubbleen werden nach dem Phasentrennprinzip gebildet, bei dem das Polyester in organischer Phase in eine wässrige Lösung injiziert wird, was zu einer kugelförmigen Blase führt. Fracht in der wässrigen Phase kann dann in die Mitte der Polybubble injiziert werden. Ein weiterer Laderaum kann möglicherweise innerhalb der Polybubble erreicht werden, indem eine andere Ladung mit der Polymerhülle vermischt wird. Die Polybubble in diesem Stadium wird formbar sein und dann ausgehärtet werden, um eine solide Polybubble Struktur mit Ladung in der Mitte zu führen. Sphärische Polybubbles wurden gegenüber anderen geometrischen Formen gewählt, um die Ladekapazität innerhalb der Polybubble zu erhöhen und gleichzeitig die Gesamtgröße der Polybubble zu minimieren. Polybubbles mit Ladung in der Mitte wurden ausgewählt, um eine verzögerte Burst-Release zu demonstrieren. Polybubbleen wurden auch mit einem Nahinfrarot-(NIR)-empfindlichen (d. h. theranostisch-fähigen) Mittel, nämlich Gold-Nanostäben (AuNR), eingebaut, um eine Temperaturerhöhung der Polybubbleen zu verursachen. Dieser Effekt könnte möglicherweise einen schnelleren Abbau erleichtern und zur Steuerung der Kinetik in zukünftigen Anwendungen verwendet werden. In diesem Artikel beschreiben wir unseren Ansatz, Polybubbleen zu formen und zu charakterisieren, eine verzögerte Burstfreisetzung aus den Polybubbleen zu erreichen und AuNR in die Polybubbles zu integrieren, um eine NIR-Aktivierung zu verursachen.