La impresora genera parches de microagujas rellenos de vacunas que pueden almacenarse a largo plazo a temperatura ambiente y aplicarse sobre la piel.

Hacer llegar las vacunas a quienes las necesitan no siempre es fácil. Muchas vacunas requieren almacenamiento en frío, lo que dificulta su envío a zonas remotas que carecen de la infraestructura necesaria.

Investigadores del MIT han ideado una posible solución a este problema: una impresora móvil de vacunas que podría ampliarse para producir cientos de dosis de vacunas en un día. Este tipo de impresora, que cabe en una mesa, podría desplegarse en cualquier lugar donde se necesiten vacunas, afirman los investigadores.

“Algún día podríamos producir vacunas a la carta”, afirma Ana Jaklenec, investigadora del Instituto Koch de Investigación Integral del Cáncer del MIT. “Si, por ejemplo, hubiera un brote de ébola en una región concreta, se podrían enviar allí unas cuantas de estas impresoras y vacunar a la gente de ese lugar”.

La impresora produce parches con cientos de microagujas que contienen la vacuna. El parche puede adherirse a la piel, lo que permite que la vacuna se disuelva sin necesidad de una inyección tradicional. Una vez impresos, los parches de vacuna pueden almacenarse durante meses a temperatura ambiente.

En un estudio que se publica hoy en Nature Biotechnology, los investigadores demuestran que pueden utilizar la impresora para producir vacunas termoestables de ARN Covid-19 capaces de inducir en ratones una respuesta inmunitaria comparable a la generada por las vacunas de ARN inyectado.

Jaklenec y Robert Langer, catedrático del Instituto David H. Koch en el MIT y miembro del Instituto Koch, son los autores principales del estudio. Los autores principales del artículo son Aurelien vander Straeten, antiguo postdoctorado del MIT, Morteza Sarmadi PhD ’22, y John Daristotle, postdoctorado.

Vacunas impresas

La mayoría de las vacunas, incluidas las de ARNm, deben refrigerarse mientras se almacenan, lo que dificulta su almacenamiento o su envío a lugares donde no pueden mantenerse esas temperaturas. Además, requieren jeringuillas, agujas y profesionales sanitarios formados para administrarlas.

Para sortear este obstáculo, el equipo del MIT se propuso encontrar una forma de producir vacunas a demanda. Su motivación original, antes de la llegada de Covid-19, era construir un dispositivo que pudiera producir y desplegar rápidamente vacunas durante brotes de enfermedades como el ébola. Un dispositivo así podría enviarse a una aldea remota, un campo de refugiados o una base militar para permitir la vacunación rápida de un gran número de personas.

En lugar de producir vacunas inyectables tradicionales, los investigadores decidieron trabajar con un novedoso tipo de administración de vacunas basado en parches del tamaño de la uña de un pulgar, que contienen cientos de microagujas. En la actualidad se están desarrollando vacunas de este tipo para muchas enfermedades, como la poliomielitis, el sarampión y la rubéola. Cuando el parche se aplica sobre la piel, las puntas de las agujas se disuelven bajo la piel, liberando la vacuna.

“Cuando empezó Covid-19, la preocupación por la estabilidad de las vacunas y el acceso a las mismas nos motivó a intentar incorporar vacunas de ARN en parches de microagujas”, explica Daristóteles.

La “tinta” que los investigadores utilizan para imprimir las microagujas que contienen la vacuna incluye moléculas de vacuna de ARN encapsuladas en nanopartículas lipídicas, lo que les ayuda a permanecer estables durante largos periodos de tiempo.

La tinta también contiene polímeros que pueden moldearse fácilmente para darles la forma adecuada y luego permanecer estables durante semanas o meses, incluso cuando se almacenan a temperatura ambiente o superior. Los investigadores descubrieron que una combinación 50/50 de polivinilpirrolidona y alcohol polivinílico, ambos utilizados habitualmente para formar microagujas, presentaba la mejor combinación de rigidez y estabilidad.

Dentro de la impresora, un brazo robótico inyecta tinta en los moldes de las microagujas, y una cámara de vacío situada debajo del molde succiona la tinta hasta el fondo, asegurándose de que la tinta llega hasta la punta de las agujas. Una vez llenos los moldes, tardan uno o dos días en secarse. El prototipo actual puede producir 100 parches en 48 horas, pero los investigadores prevén que las versiones futuras podrían diseñarse para tener mayor capacidad.

Respuesta de los anticuerpos

Para comprobar la estabilidad a largo plazo de las vacunas, los investigadores crearon primero una tinta con ARN que codifica la luciferasa, una proteína luminiscente. Aplicaron los parches de microagujas resultantes a ratones después de almacenarlos a 4 o 25 grados Celsius (temperatura ambiente) durante un máximo de seis meses. También almacenaron un lote de partículas a 37 grados Celsius durante un mes.

En todas estas condiciones de almacenamiento, los parches indujeron una fuerte respuesta luminiscente cuando se aplicaron a ratones. En cambio, la respuesta luminiscente producida por una inyección intramuscular tradicional del ARN codificante de la proteína luminiscente disminuía con tiempos de almacenamiento más largos a temperatura ambiente.

A continuación, los investigadores probaron su vacuna con microagujas Covid-19. Vacunaron a ratones con dos dosis de la vacuna, con cuatro semanas de diferencia, y luego midieron su respuesta de anticuerpos al virus. Los ratones vacunados con el parche de microagujas tuvieron una respuesta similar a la de los vacunados con una vacuna tradicional de ARN inyectado.

Los investigadores también observaron la misma respuesta de anticuerpos cuando vacunaron a ratones con parches de microagujas que habían estado almacenados a temperatura ambiente hasta tres meses.

Joseph DeSimone, catedrático de Medicina Traslacional e Ingeniería Química de la Universidad de Stanford, que no participó en la investigación, afirma: “Este trabajo es especialmente emocionante porque pone de manifiesto la capacidad de producir vacunas a la carta”. “Con la posibilidad de ampliar la fabricación de vacunas y la mejora de la estabilidad a temperaturas más altas, las impresoras móviles de vacunas pueden facilitar el acceso generalizado a las vacunas de ARN”.

Aunque este estudio se centró en las vacunas de ARN Covid-19, los investigadores planean adaptar el proceso para producir otros tipos de vacunas, incluidas las elaboradas a partir de proteínas o virus inactivados.

“La composición de la tinta fue clave para estabilizar las vacunas de ARNm, pero la tinta puede contener varios tipos de vacunas o incluso fármacos, lo que permite flexibilidad y modularidad en lo que puede administrarse utilizando esta plataforma de microagujas”, afirma Jaklenec.

Otros autores del artículo son Maria Kanelli, Lisa Tostanoski, Joe Collins, Apurva Pardeshi, Jooli Han, Dhruv Varshney, Behnaz Eshaghi, Johnny Garcia, Timothy Forster, Gary Li, Nandita Menon, Sydney Pyon, Linzixuan Zhang, Catherine Jacob-Dolan, Olivia Powers, Kevin Hall, Shahad Alsaiari, Morris Wolf, Mark Tibbitt, Robert Farra y Dan Barouch. La investigación ha sido financiada por la Biomedical Advanced Research and Development Authority (BARDA), la Belgian American Educational Foundation, Wallonia-Brussels International, la Bodossaki Foundation, la Onassis Foundation, los Institutos Nacionales de Salud de EE.UU. y la Koch Institute Support (core) Grant del Instituto Nacional del Cáncer.