Beperkte vaccinatie dekking resulteert in de dood van 3 miljoen mensen specifiek veroorzaakt door vaccin-vermijdbare ziekten1. Ontoereikende opslag- en transportomstandigheden leiden tot verspilling van functionele vaccins en dragen zo bij tot een verminderde wereldwijde vaccinatie. Bovendien veroorzaakt onvolledige vaccinatie als gevolg van het niet naleven van de vereiste vaccinschema's ook een beperkte vaccinatiedekking, met name in ontwikkelingslanden2. Meerdere bezoeken aan medisch personeel zijn vereist binnen de aanbevolen periode voor het ontvangen van booster shots, waardoor het percentage van de bevolking met volledige vaccinatie te beperken. Daarom is er behoefte aan het ontwikkelen van nieuwe strategieën voor gecontroleerde vaccinlevering om deze uitdagingen te omzeilen.
De huidige inspanningen voor de ontwikkeling van technologieën voor de levering van vaccins omvatten polymere systemen op basis van emulsie3,4. Vracht wordt echter vaak blootgesteld aan een grotere hoeveelheid organisch oplosmiddel die aggregatie en denaturatie kan veroorzaken, met name in het kader van op eiwitten gebaseerde lading5,6. We hebben een nieuw platform voor de levering van vaccins ontwikkeld, "polybubbles", dat mogelijk meerdere laadcompartimenten kan huisvesten terwijl het volume van de lading die wordt blootgesteld aan oplosmiddel7minimaliseert. Bijvoorbeeld, in onze polybubble core-shell platform, een cargo zak van diameter 0,38 mm (SEM) wordt geïnjecteerd in het midden van een 1 mm polybubble. In dit geval zou de oppervlakte van lading die aan organisch oplosmiddel wordt blootgesteld ongeveer 0,453 mm2bedragen . Na het overwegen van de verpakkingsdichtheid van bollen (microdeeltjes) in een bol (vrachtdepot), bedraagt het werkelijke volume van microdeeltjes (10 μm in diameter) die in het depot passen 0,17 mm3. Het volume van een microdeeltje is 5.24x10-8 mm3 en dus het aantal deeltjes microdeeltjes die het depot passen is ~ 3.2x106 deeltjes. Als elk microdeeltje 20 laadzakken heeft (als gevolg van dubbele emulsie) met een diameter van 0,25 μm, bedraagt het oppervlak van lading dat aan organisch oplosmiddel is blootgesteld 1274 mm2. Cargo depot binnen de polybubble zou dus ~ 2800-voudige minder oppervlakte blootgesteld aan organische oplosmiddel in vergelijking met die van organische oplosmiddel blootgestelde lading in microdeeltjes. Ons op polyester gebaseerde platform kan zo de hoeveelheid lading die aan organisch oplosmiddel wordt blootgesteld, verminderen, wat anders ladingaggreggregatie en instabiliteit kan veroorzaken.
Polybubbles worden gevormd op basis van fasescheiding principe waarbij het polyester in organische fase wordt geïnjecteerd in een waterige oplossing wat resulteert in een bolvormige zeepbel. Lading in de waterige fase kan vervolgens worden geïnjecteerd in het midden van de polybubble. Een andere laadruimte kan mogelijk worden bereikt binnen de polybubble door het mengen van een andere lading met het polymeer shell. De polybubble in dit stadium zal kneedbaar zijn en zal dan worden genezen om te resulteren in een solide polybubble structuur met lading in het midden. Sferische polybellen werden gekozen boven andere geometrische vormen om de laadcapaciteit binnen de polybubble te verhogen en tegelijkertijd de totale grootte van de polybubble te minimaliseren. Polybubbles met lading in het centrum werden gekozen om vertraagde burst release aan te tonen. Polybubbles werden ook opgenomen met nabij-infrarood (NIR)- gevoelig (d.w.z. theranostisch inschakelend) middel, namelijk gouden nanorods (AuNR), om een stijging van de temperatuur van de polybubbles te veroorzaken. Dit effect kan mogelijk een snellere afbraak vergemakkelijken en kan worden gebruikt voor het beheersen van kinetiek in toekomstige toepassingen. In dit artikel beschrijven we onze benadering van het vormen en karakteriseren van polybubbles, om vertraagde burst release van de polybubbles te bereiken, en om AuNR op te nemen in de polybubbles om NIR-activering te veroorzaken.