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Allgemeinmedizin

COVID-19

Impfpflaster – ist das die Zukunft?

Dr. rer. nat. Christine Reinecke

23.11.2021

Pflaster statt Injektion – ein Mikronadel-Pflaster, das aus einem 3D-Drucker stammt, bringt ein Vakzin schmerzfrei in die Dermis. Bei Mäusen führte das zu einer 10-mal höheren Immunantwort als nach einer subkutanen Injektion, obwohl die Dosis geringer war. Eine Option auch für die Corona-Impfung?

An den Universitäten Stanford und North Carolina Chapel Hill (USA) wurde ein Mikronadel-Impfpflaster entwickelt, das eine stärkere Immunantwort auslöst als eine Injektion [1]. Mithilfe einer dreidimensionalen Drucktechnik, der „continuous liquid interface production“ (CLIP), wurden facettenartig geformte Mikronadeln auf einem Polymerharz angeordnet. Solche Mikronadeln haben eine größere Oberfläche im Vergleich zu quadratisch pyramidalen Nadeln, und können mit mehr Modell-Vakzin-Komponenten beschichtet werden. In diesem Fall mit Ovalbumin und CpG- Oligonukleotid, einem immunstimulierenden Toll-like-Rezeptor-9-Agonisten. Die facettierten Nadeln, die gerade lang genug sind, um die Haut zu erreichen, punktieren schmerzlos das Stratum corneum und geben den Wirkstoff in die Epidermis und Dermis ab. Dort befinden sich viele Immunzellen, u.a. die Langerhans-Zellen und dendritische Zellen [2].

Höhere Immunantwort

In einer präklinischen Studie wurden die Pflaster mit dem Daumen zwei Minuten auf die Haut von Mäusen gepresst, bandagiert und für 24 Stunden belassen. Wie viel von dem Vakzin zurückbehalten wurde und wie hoch die Bioverfügbarkeit war, wurde mit Fluoreszenzmarkierung und „life animal imaging“ ermittelt. Im Vergleich zu einer subkutanen Bolusinjektion verstärkte die transdermale Freisetzung über Mikronadeln die Wirkstoffretention in der Haut und verbesserte die Aktivierung der Immunzellen in den Lymphknoten. Außerdem wurde eine signifikante Antwort von T-Zellen und spezifischen Antikörpern festgestellt. Verglichen mit der subkutanen Applikation induzierten die Mikronadeln eine 20-fach höhere Immunglobulin-G-Antwort nach der Erstimmunisierung (Tag 21) und eine 50-fach höhere Antwort nach der Booster-Impfung (Tag 30). Ein IgG-Peak bildete sich am Tag 49 und nahm bis zu einem Plateau am Tag 147 ab. Die IgG-Antwort konnte bis zum Tag 196 detektiert werden. Nicht nur das Gesamt-IgG war deutlich erhöht, auch das Verhältnis von IgG1/IgG2a war besser ausbalanciert. Die T-Zell-Antwort wurde durch funktionelle zytotoxische CD8+ T-Zellen und CD4+ T-Zellen charakterisiert [2].    

Höhere Impfraten

Die Vorteile der neuen Technik: Sie ist nicht invasiv, weniger schmerzhaft und kann in Eigenregie durchgeführt werden. Eine Kühlung ist nicht nötig. Da die Dosierung geringer ist, wird Impfstoff eingespart. Das könnte möglicherweise zu höheren Impfraten führen [2]. Mithilfe des D3-Drucks können Mikronadeln nicht nur innerhalb von Minuten hergestellt werden, sie lassen sich auch leicht anpassen, um verschiedene Pflaster zu entwickeln, so die Studienautoren, beispielsweise für Grippe-, Masern-, Hepatitis- oder COVID-19-Impfstoffe. Damit könnte die Immunisierung und Gesundheitsvorsorge weltweit verbessert werden [2].

1 https://uncnews.unc.edu/2021/09/23/a-3d-printed-vaccine-patch-offers-vaccination-without-a-shot/

2 Caudill C et al., Proc Nat Acad Sci September 28 2021; 118(39): e2102595118 https://www.pnas.org/content/118/39/e2102595118

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