想成功接种一针疫苗,其实并不容易。
冷链运输就是第一道难题。
从暖壶装冰块、无人机投送、太阳能冰箱——人们想尽办法,只为让疫苗保持效力。
可冷链才只是第一关。接种疫苗还需要专业的医护人员。
如果再加上走出基础设施相对完备的城市这个条件,接种疫苗这个看似简单的动作,还要难上加难。
而王宾团队研发的“微针疫苗”,或许能带来新的改变。
创可贴里的“针”
其实微针技术并不新鲜。
早在上世纪七八十年代,就有人尝试把金属针做小,当时的目标只是减少疼痛。
但真正让微针不同于金属针,并承载起改变疫苗接种重任的转折点,源于高分子材料的发展。
科学家们发现,有一类可溶解的高分子材料,在干燥时像钢针一样坚挺,进入体内后却能迅速融化,还能被代谢排出,不会有残留风险。
更特别的是,用这种材料做疫苗,药物并不是装在针管里,而是与高分子材料混合,灌入模具,干燥后疫苗本身直接就成为了针尖。
几百甚至上千根只比头发丝稍粗的微针,组合起来就像是一张创口贴。把它按在皮肤上时,针尖只会刺破浅层的皮肤,完全避开了深处的神经与血管,几乎没有疼痛感。而等到药物溶解后,也就完成了疫苗接种的全过程。
操作简单,不依赖医护人员;几乎无痛,也减少了人们对打针的抗拒。
王宾生动地形容接种微针的感受:“就像在沙滩上,皮肤碰到细沙时的那种顿挫感。”
挑“针”的艺术
微针能否成功,关键在高分子材料的挑选。实验室里,科研人员几乎成了“配方师”。几十种高分子材料被分成不同组合,灌进模具,干燥,测试。
首先,高分子材料必须要对人体安全,其次它不能干扰疫苗的抗原的活性。满足这两点后,还要保证做出的针尖足够硬,能刺破皮肤。
光凭肉眼判断肯定不行。为此,团队引进了精密的测力仪。这个测试过程有点像“针尖对麦芒”,微针被固定在装置里,一个细小的探头缓缓压下。针尖挺住压力时,曲线平稳向上;如果针尖不够硬,突然弯折或断裂,仪器立刻画出一个陡降的弧线。
科研人员靠这条曲线,判断材料是否达标。
更大的惊喜在于:高分子材料把液态疫苗“变”成了固体,相当于为疫苗中的抗原搭建了一个“安全屋”,隔绝了水汽和氧气。再加上密封包装,疫苗就能在常温下稳定保存。
这意味着,疫苗不再依赖昂贵的冷链系统,也不再受制于运输距离。
未来,疫苗甚至可以通过快递送抵每一个角落。
粥锅里的实验
要让微针进入人体,还要跨过“无菌”这道坎。
在实验室里,液体药物灭菌常用高压锅。但高分子溶液的质地很黏糊,像一锅稠粥,一加热就“扑锅”,溶液洒得满地都是。
王宾调侃:“就像熬粥糊锅,只能一遍遍刷干净再来。”
半年多的时间里,团队前后做了五十多次实验,才摸索出稳定的灭菌条件。
不只高分子材料要无菌,整个生产环节都要实现无菌、自动化。因此哪怕是一个制作针尖的喷头,团队也要反复试验。
微针每一根针尖上的疫苗含量必须精准,否则无法保证疫苗打入体内剂量。可微针的针尖,肉眼几乎不可见,整个操作必须是微观环境。为此,他们需要一款极为精细的喷头,能以纳升级的体积,定量把药物滴入每个针孔。
“做到这么精细的喷头是很少的,市面几乎没有,所以我们参加了各种各样的展会,半导体展、自动化展,我们都有去参加。”
经过七八个月的试错和磨合,团队终于攻克了这一环节,研发出可由计算机自动控制的灌装系统。
如今,他们的生产线已经可以全自动运作。机械臂精确地分配每一滴药液,不依赖手工。
这不仅提高了效率,也为多联苗的可能打下了基础。
多联苗的新思路
科学家们早就希望把几种疫苗混在一起,做成一针“多联苗”。可惜传统多联苗技术非常困难:不同抗原之间容易互相干扰,有的沉淀,有的变性,甚至佐剂之间也会打架。结果往往是,一瓶里混合后,要么失效,要么副反应太强。
因为研发困难,好不容易研发成功一支多联苗,价格也非常昂贵。
而微针给了一个全新的思路。
每一片贴片上,本来就有上百根微针。借助精密的喷头和计算机控制,科研人员可以像切蛋糕一样,把贴片分成若干小区域:A区灌甲疫苗,B区灌乙疫苗,C区灌丙疫苗……这样一来,每种抗原都有自己独立的“格子”,互不干扰。
等到贴片按在皮肤上,所有微针会同时刺破皮肤,把不同疫苗成分分散送进体内。对免疫系统来说,这些抗原就像是同时从多个入口涌入,而不是挤在一个瓶子里打架。
这种物理上的隔离,还带来一个额外好处:质量检测更容易。传统多联苗里,混合后很难分别测清楚每种抗原的含量;而微针贴片可以分区取样,逐块检测,确保剂量准确。
降低了检测费用,多联苗的价格就有进一步下降的空间。
意外推开一扇新大门
其实最初,王宾团队研发微针只是为DNA疫苗“解套”的一个方案。
那时正值疫情,他们团队主攻的DNA疫苗被视为一种潜力巨大的路径。它稳定、易生产,却有一个问题——必须配合一台电脉冲仪器,才能把疫苗有效送进细胞。
对小规模试验来说尚可操作,但要面对成千上万、甚至上亿人的接种,效率太低了。
“有没有更简单的方法?”这是王宾团队不断追问的问题。
就在寻找替代方案的过程中,他们想到了“微针”技术。
进展的过程中,他们却发现不只是DNA疫苗,微针其实可以应用于很多疫苗。
DNA疫苗、蛋白质疫苗、灭活疫苗,甚至腺病毒疫苗,都能装进微针。
“就像突然推开了一扇门,背后是一整个新世界。”王宾说。
从实验室到世界
科学的道路注定充满挫折。回忆这些年,王宾坦言:“大部分时候并不兴奋,因为失败太多。但我们始终怀着一种可能成功的心情去继续试验。”
如今,微针疫苗已经在动物实验中取得良好效果,正在筹备进入临床。
更远的未来,微针的应用或许不止于疫苗。糖尿病患者每天需要注射的胰岛素,皮肤类用药,甚至眼部和胃部给药,都可能可以通过微针来实现。
但无论技术如何突破,微针的价值从未改变:不是为了炫技,而是为了解决最迫切的公共健康问题。
让疫苗跨越运输和资源的限制,抵达最有需要的人群,这才是了不起的创新。