3D-gedruckte Mikronadeln 28.09.2021, 10:28 Uhr

Nie mehr Spritze: Impfpflaster löst erstaunliche Immunantwort aus

Statt der Nadel einfach ein Pflaster aufkleben und schon ist man geimpft: Ein Team von US-Wissenschaftlern hat genau dieses Szenario entwickelt. Die Immunantwort löst Erstaunen aus.

Mikronadel Pflaster auf Zeigefinger

Die 3D-gedruckten Impfstoffpflaster sollen schnell und schmerzfrei Impfstoffe verabreichen.

Foto: University of North Carolina at Chapel Hill

Ein Impfstoffpflaster könnte nicht nur Menschen mit Trypanophobie helfen, sondern auch die Antikörperantwort klar erhöhen. Den Forschenden ist mit der innovativen Impfmethode erstaunliches gelungen.

Wie funktioniert das Impfstoffpflaster?

Das Team der Stanford University und der University of North Carolina in Chapel Hill (UNC) hat sich der 3D-Druck-Technologie bedient. Das Pflaster besteht aus Mikronadeln, die einen Impfstoff einfacher verabreichen können als die bisherige Methode. Doch die wirkliche Verbesserung liegt in der erzeugten Immunantwort – diese soll 50-mal stärker ausfallen als nach einer Injektion durch eine Nadel.

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Das Pflaster wird direkt auf der Haut aufgetragen und erreicht die Immunzellen, auf die die Impfstoffe abzielen. Das Verfahren ist in der Medizin allerdings nicht gänzlich neu. In Großbritannien haben Forschende 3D-gedruckte Mikronadeln für kontrollierbarere Arzneimittelabgabe präsentiert.

Die Mikronadeln lösen sich in der Haut auf – das heißt, selbst ein eigenes Auftragen wäre möglich. Ohne besondere Kühlung oder andere Handhabung könne das Impfstoffpflaster versendet werden. Diese simple Anwendung hat das Potenzial, Impfraten signifikant zu erhöhen und eine Massenimpfung auf der ganzen Welt möglich zu machen.

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Impfung: Antikörperantwort 50-mal stärker

Die Forschungsarbeit zeigt, dass das Impfstoffpflaster eine signifikante T-Zell- und Antigen-spezifische Antikörperantwort erzeugt, die 50-mal stärker ist als eine Injektion unter die Haut. Auf dem Polymerpflaster sind 3D-gedruckte Mikronadeln aufgereiht, die diesen Erfolg auslösen – so die Forscher. Polymerpflaster können hohe Mengen einesWirkstoffes aufnehmen und über mehrere Stunden stetig freisetzen.

„Mit der Entwicklung dieser Technologie hoffen wir, die Grundlage für eine noch schnellere globale Entwicklung von Impfstoffen in niedrigeren Dosen auf schmerz- und angstfreie Weise zu schaffen”, sagt Joseph M. DeSimone, Professor für Translationale Medizin und Chemieingenieurwesen an der Stanford University.

Bei der T-Zell-Aktivierung entsteht eine biochemische Stimulation von T-Zellen, um eine effektive Immunantwort zu generieren. T-Zellen gehören zur Zellgruppe der Lymphozyten und spielen für das menschliche Immunsystem eine wichtige Rolle.

Keine Schmerzen mehr bei einer Impfung

Die neue Art der Impfung soll schmerzfrei sein und vor allem Angstpatienten zu Impfungen verhelfen. Außerdem sehen die Forschenden eine Reduzierung in der Impfstoffdosis durch ihre Methode aus dem 3D-Drucker. Aufgrund der starken Immunantwort reiche eine geringere Dosis des Vakzins aus. Die Mikronadeln seien leicht anpassbar, sodass das Pflaster für diverse Impfstoffe genutzt werden könne.

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Impfstoffpflaster: Schablonen für den 3D-Drucker

Die US-Wissenschaftler nutzen Master-Schablonen, um die Pflaster herzustellen. Dadurch entstehen Formen, die für Mikronadeln-Impfstoffe verwendet werden können. Doch es birgt auch Nachteile: Die Nadelschärfe verringert sich während der Replikation. Daraufhin wählten die Forschenden den 3D-Druck. An der University of North Carolina entstanden die Mikronadel-Patches mit einem CLIP-Prototyp-3D-Drucker.

„Unser Ansatz ermöglicht es uns, die Mikronadeln direkt in 3D zu drucken, was uns viel Gestaltungsspielraum gibt, um die besten Mikronadeln aus Leistungs- und Kostengesichtspunkten herzustellen“,so die leitende Studienautorin Shaomin Tian.

Corona-Impfstoffe drucken

Das nächste Ziel des Teams ist es, mRNA-Impfstoffe wie jene von Biontech/Pfizer und Moderna als Mikronadelpflastern umzumodellieren. Die Impfstoffpflaster sollen unter anderem Grippe-, Masern-, Hepatitis- oder COVID-19-Impfstoffe verabreichen.

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Ein Beitrag von:

  • Sarah Janczura

    Sarah Janczura

    Sarah Janczura ist Content Manager und verantwortliche Redakteurin für ingenieur.de. Nach einem Volontariat mit dem Schwerpunkt Social Media war sie als Online-Redakteurin in einer Digitalagentur unterwegs. Sie schreibt über Technik, Forschung und Karrierethemen.

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