Paura degli aghi? Un soffio di gas potrebbe un giorno fornire il tuo vaccino

Yalini Wijesundara guardò la pistola ad aria compressa posata nel suo laboratorio.

Il direttore del suo laboratorio, Jeremiah Gassensmith, l’aveva costruito in un momento di noia indotta dalla pandemia, sparando sale da cucina nel suo ufficio di casa. Una volta terminato il lockdown, lo ha portato nel suo laboratorio di biochimica e ha chiesto a Wijesundara di trovargli uno scopo di ricerca.

Wijesundara, allora studente del primo anno di laurea presso l'Università del Texas a Dallas, si era appena trasferito in Texas dallo Sri Lanka. Si sentiva come un pesce fuor d'acqua, ancora impegnata a capire come funzionasse il laboratorio. Prenditi il ​​tuo tempo, le disse Gassensmith. Lo scoprirai.

Due anni dopo, Wijesundara riuscì a decifrare il codice. Ha dato nuova vita alla vecchia pistola ad aria compressa di Gassensmith, creando un sistema per somministrare vaccini con uno sbuffo di gas. È meno doloroso dei tradizionali vaccini con ago, ha detto Wijesundara, paragonabile all’essere colpiti da un proiettile Nerf. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Chemical Science lo scorso anno.

C’è ancora molta strada da fare prima che le persone possano ricevere vaccini anti-gas, ma Wijesundara e Gassensmith sono impegnati a creare un modo meno spaventoso per somministrare farmaci salvavita.

"Dobbiamo fare passi avanti nella nostra capacità di rendere la vaccinazione il più indolore possibile", ha affermato Gassensmith.

Tinkertoys e chimica

Prima di trasferirsi in Texas, Wijesundara ha studiato strutture metallo-organiche, o MOF, presso l'Università di Peradeniya nello Sri Lanka. I MOF sono ioni metallici e molecole organiche simili a bastoncini che, come i Tinkertoys, si uniscono per costruire gabbie complesse. Queste gabbie possono contenere gas, proteine ​​e persino DNA. Quando ha selezionato un programma di dottorato, Wijesundara ha visto che il laboratorio di chimica di Gassensmith presso l'UTD ha progettato "gabbie" MOF per contenere vaccini in polvere e stabili a scaffale. Era una soluzione perfetta.

Considerando la pistola ad aria compressa, Wijesundara si è chiesta se potesse spingere i vaccini in polvere nelle persone.

Si è immersa nella storia dei vaccini e ha scoperto che gli iniettori di vaccini ad alta pressione sono diventati popolari negli anni '50. Questi iniettori utilizzavano un flusso di liquido ad alta velocità per spingere i vaccini attraverso la pelle. Non solo questi iniettori di liquidi erano dolorosi, ma i fluidi corporei potevano anche schizzare sugli ugelli degli iniettori, favorendo la diffusione di malattie come l’epatite B e C.

"[Mi sono reso conto] che possiamo risolvere questo problema", ha detto Wijesundara, "perché stiamo usando un [vaccino] solido che non ha problemi di spruzzo".

Una “piccola pallottola terapeutica”

Wijesundara ha individuato la pressione e la distanza ideali dalla pelle per spingere un vaccino con la pistola ad aria compressa, che ha modificato per creare il "getto MOF". Ha usato un MOF che contiene zinco – un minerale presente in tutto il corpo – per trasportare il vaccino. Ha anche modificato l’ugello della pistola per trattenere il vaccino fino all’iniezione.

Con la semplice pressione di un pulsante, la valvola del getto MOF si apre e si chiude rapidamente, sparando un “proiettile” di vaccino all’interno di una gabbia di zinco. Una volta che la gabbia entra nella pelle, i sali presenti nei fluidi cutanei la smontano, rilasciando il vaccino.

Wijesundara e Gassensmith hanno testato il getto MOF su cellule vegetali e topi con una proteina comunemente usata negli esperimenti sui vaccini.

Durante i test, Wijesundara e Gassensmith hanno scoperto un'altra proprietà utile del jet MOF. Quando il vaccino veniva spinto attraverso la pelle utilizzando un gas acido come l’anidride carbonica, la gabbia di zinco si dissolveva rapidamente e rilasciava il suo contenuto nell’arco di 24 ore. Ma quando hanno usato un gas più neutro come l’aria, la gabbia si è rotta lentamente nell’arco di una o due settimane.

"Puoi controllare in modo efficace se vuoi o meno il medicinale in questo momento, o se vuoi che il medicinale venga rilasciato lentamente in un periodo di tempo", ha detto Gassensmith.

Molti gruppi di ricerca stanno esplorando nuovi modi per fornire farmaci e vaccini, secondo Tim Corcoran, professore associato di bioingegneria presso il Medical Center dell'Università di Pittsburgh. I cerotti transdermici in grado di trasferire i farmaci attraverso la pelle e i "microaghi" ultrasottili sono due metodi allo studio.

Sebbene la ricerca di Wijesundara e Gassensmith sia nelle fasi iniziali, Corcoran ha affermato che la progettazione delle particelle MOF e il rilascio temporizzato del loro contenuto aggiungono qualcosa di nuovo al campo.