Các nhà khoa học từ Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Cao phân tử và Hóa học Hữu cơ của ETH Zurich và các doanh nhân từ Khoa học Sinh học Nanoly có trụ sở tại Colorado đã làm việc cùng nhau để phát triển một công nghệ an toàn, linh hoạt để tăng độ ổn định nhiệt của vắc xin.

Gần một nửa số vắc xin sản xuất ra bị bỏ đi do hết hạn, do những trở ngại về hậu cần liên quan đến việc vận chuyển đến các khu vực khác nhau trên thế giới. Hầu hết các loại vắc xin yêu cầu bảo quản trong nhiệt độ nghiêm ngặt từ khi rời dây chuyền sản xuất cho đến khi tiêm vào cánh tay người. Duy trì nhiệt độ ổn định trong suốt chuỗi cung ứng là một vấn đề đầy thách thức. Ví dụ, ở châu Phi cận Sahara và các khu vực đang phát triển khác, cơ sở hạ tầng giao thông hạn chế và nguồn điện không ổn định khiến cho việc vận chuyển vắc xin rất khó khăn.

Hình minh họa. Nguồn: ETH Zurich/Jonathan Zawada

Bruno Marco-Dufort, nhà nghiên cứu tiến sĩ tại phòng thí nghiệm Kỹ thuật Cao phân tử, giải thích: “Hãy coi protein trong vaccine giống như một quả trứng. Ở nhiệt độ phòng hoặc trong tủ lạnh, trứng duy trì cấu trúc protein giống như nhớt của nó, nhưng một khi gặp nước sôi hoặc chảo rán, cấu trúc của nó sẽ thay đổi vĩnh viễn. Điều này cũng tương tự đối với các protein trong vắc-xin — một khi tiếp xúc với nhiệt độ nhất định, chúng sẽ kết tụ lại với nhau. Làm nguội chúng một lần nữa sẽ không làm đảo ngược quá trình biến tính của chúng — bạn không thể làm sống lại quả trứng sau khi đã chín."

Vì vậy, Marco-Dufort và nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại hydrogel mới làm lớp bảo vệ cho protein, nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Science Advances. Loại hydrogel này làm từ polyme tổng hợp, dùng như một thiết bị che phủ bảo vệ cho các phân tử lớn và phức tạp — chẳng hạn như protein được tìm thấy trong vắc-xin, kháng thể hoặc liệu pháp gen. Lớp hydrogel hoạt động giống như một hộp chứa ở cấp độ phân tử, bao bọc các protein và tách chúng ra khỏi nhau. Nhờ đó, các protein chịu được biên độ biến động nhiệt độ cao hơn mà không thay đổi cấu trúc. Thay vì biên độ truyền thống +2 đến +8 độ C (35 đến 45 độ F) xuyên suốt dây chuyền vận chuyển, lớp hydrogel đóng gói cho phép vắc xin chịu biên độ từ 25 đến 65 độ C (75 đến 150 độ F). Khi cần dùng, protein đã "đóng gói" dễ dàng được giải phóng bằng cách thêm dung dịch đường.

Yếu tố thay đổi cuộc chơi thực sự của công nghệ hydrogel y sinh mới này là hiệu quả kinh tế tiềm năng mà nó có thể có trong việc giảm chi phí và rủi ro sức khỏe liên quan đến dây chuyền lạnh. Các nhà nghiên cứu báo cáo: “Vào năm 2020, thị trường tổng thể cho các dịch vụ chuỗi lạnh (từ sản xuất đến phân phối vắc xin) là 17,2 tỷ USD và dự báo sẽ tăng lên”. Chi phí tăng cao có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng đối với sức khỏe cộng đồng và sự tin tưởng của công chúng nếu vắc xin bị hỏng.

Marco-Dufort giải thích: “Hầu hết các loại vắc xin đều nhạy cảm với nóng và lạnh. Trong khi việc củng cố chuỗi lạnh sẽ rất tốn kém, việc đóng gói protein bằng hydrogel mang lại một giải pháp tiết kiệm chi phí có thể được áp dụng để sản xuất nhiều vắc-xin hơn và do đó, cứu sống nhiều người hơn."

Tuy nhiên, vẫn còn một chặng đường dài để nghiên cứu sâu hơn, nghiên cứu an toàn và thử nghiệm lâm sàng trước khi hydrogel có thể được triển khai trong phân phối vắc xin. Công dụng tức thì hơn của chúng là vận chuyển các enzym nhạy cảm với nhiệt được sử dụng trong nghiên cứu ung thư.

Nguồn: https://medicalxpress.com/news/2022-08-shelf-life-vaccines.html