Encendedor para barbacoa, combinado con microagujas, genera un gran avance en la administración de la vacuna contra la COVID-19

La futura aplicación de vacunas puede depender de artículos cotidianos como encendedores para barbacoa y microagujas, gracias al ingenio de un equipo de investigadores.

Investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia (Atlanta, GA, EUA) y la Universidad de Emory (Atlanta, GA, EUA) han desarrollado y probado un método innovador que puede simplificar la complejidad de aplicar vacunas contra la COVID-19 y otras vacunas a través de electroporador de mano. Si bien la electroporación se emplea comúnmente en el laboratorio de investigación utilizando pulsos eléctricos cortos para impulsar moléculas al interior de las células, la técnica actualmente requiere equipos grandes, complejos y costosos, lo que limita severamente su uso para la administración de vacunas. El nuevo enfoque hace el trabajo utilizando un dispositivo novedoso del tamaño de un bolígrafo que no requiere baterías y puede producirse en masa a bajo costo.

La inspiración para el avance del equipo de investigación provino de un dispositivo cotidiano que la gente usa para encender una parrilla: el encendedor electrónico de barbacoa. El equipo tomó el interior de un encendedor y lo rediseñó en un pequeño mecanismo de pestillo de resorte. El dispositivo crea el mismo campo eléctrico en la piel que las grandes y voluminosas máquinas de electroporación que ya están en uso, pero utilizando componentes de bajo costo y ampliamente disponibles que no requieren batería para funcionar. El emparejamiento del dispositivo encendedor reinventado con la tecnología de microagujas del Laboratorio de Administración de Medicamentos de Georgia Tech ha dado como resultado un nuevo sistema de electroporación de muy bajo costo, o "ePatch".

Además del encendedor, una innovación clave consistió en espaciar los electrodos y usar microagujas extremadamente cortas. Si bien se usan comúnmente en cosméticos para rejuvenecer la piel y para posibles aplicaciones médicas, las microagujas no se usan generalmente como electrodos. El acoplamiento del diminuto generador de impulsos de electroporación con electrodos de microagujas creó una interfaz eléctrica eficaz con la piel y redujo aún más el costo y la complejidad del ePatch. El sistema basado en microagujas usa voltajes similares a la electroporación convencional pero con pulsos que son 10.000 veces más cortos y usa electrodos que penetran solo .01 pulgada en la superficie de la piel.

Para averiguar si su sistema podría usarse con una vacuna para generar una respuesta inmune, los investigadores probaron el sistema de administración primero usando una proteína fluorescente para asegurarse de que funcionara y para administrar una vacuna contra la COVID-19 real. Seleccionaron una vacuna de ADN experimental para COVID-19 como modelo. Usando este método con la misma cantidad de vacuna, el ePatch indujo una respuesta inmune casi diez veces mejor que la inmunización intramuscular o la inyección intradérmica sin electroporación. Tampoco mostró efectos duraderos en la piel de los ratones, lo que indica que es más fácil lograr la protección. Los investigadores dicen que el ePatch también debería funcionar para la vacunación con ARNm, que están estudiando actualmente.

Las vacunas genéticas actuales, ya sean de ARNm o ADN, siguen siendo caras como solución global porque requieren una cadena de frío complicada y una fabricación costosa debido a la formulación de nanopartículas lipídicas para la administración de ARNm o necesitan un dispositivo de electroporación sofisticado para la administración de vacunas de ADN. Pero diseñar un electroporador más simple y rentable que funcione con la vacuna de ADN podría reducir drásticamente el costo y la complejidad de las vacunas, ya que no requiere el almacenamiento en congelación de las vacunas de ARNm, que necesitan temperaturas frías porque contienen nanopartículas de lípidos. Los investigadores ya están buscando formas de refinar su sistema, examinando cómo optimizar la respuesta inmune en el sitio de la piel e integrando el dispositivo en una sola unidad.

"Nuestro objetivo era diseñar un método para la vacunación contra COVID-19 que utilice un dispositivo simple, de bajo costo y fabricable", dijo Dengning Xia, autor principal del estudio mientras trabajaba como científico investigador en Georgia Tech y actualmente es profesor asociado en la Universidad Sun Yat-sen en China. “El ePatch es un dispositivo de mano del tamaño de un bolígrafo, que pesa menos de dos onzas y no requiere batería ni fuentes de alimentación. Funciona simplemente presionando un botón, lo que lo hace muy fácil de usar ".

"Sabemos que la COVID-19 no será la última pandemia", dijo Saad Bhamla, profesor asistente de la Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular. “Necesitamos pensar desde una perspectiva de costo y de diseño acerca de cómo simplificar y ampliar nuestro hardware para que estas intervenciones modernas se puedan dispersar de manera más equitativa, para llegar a áreas del mundo más desatendidas y con menos recursos”.

Enlaces relacionados:
Instituto de Tecnología de Georgia
Universidad de Emory