Trước đó, trong các thử nghiệm lâm sàng trên cơ thể chuột, miếng dán vaccine sinh ra phản ứng miễn dịch cao gấp 10 lần, cùng các phản ứng kháng thể đặc hiệu với kháng nguyên và tế bào T lớn hơn 50 lần nếu so với dùng kim tiêm vào bắp tay.

Nó là miếng dán polymer có kích cỡ nhỏ hơn đồng xu, dùng một liều lượng vaccine ít hơn cũng như có thể chuyển đến tận nhà người dân thông qua bưu điện và người dân có thể tự dùng, từ đây giảm sự có mặt của lực lượng y tế qua đào tạo. Miếng dán vaccine 3D cũng mang đến tâm lý hào hứng đón nhận đối với những người sợ hãi khi nói đến “kim tiêm”' (Trypanophobia) là nguyên nhân khiến một số người ngại tiêm chủng COVID-19.

Miếng dán vaccine vi kim 3D

Các nhà nghiên cứu vẫn chưa thử nghiệm lâm sàng miếng dán vaccine 3D trên cơ thể người, nhưng hứa hẹn nó sẽ là một giải pháp tiêm chủng mới trong tương lai. Miếng dán vaccine mới được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford và Đại học Bắc Carolina ở Chapel Hill.

Tác giả nghiên cứu chính Joseph M. DeSimone, giáo sư về kỹ thuật hóa học tại Đại học Stanford, giải thích: “Khi phát triển công nghệ này, chúng tôi hy vọng rằng sẽ thúc đẩy sản xuất vaccine nhanh trên toàn cầu, ở dạng liều thấp, và là một giải pháp không gây đau đớn hay lo âu”. Những miếng dán vi kim được in bằng công nghệ 3D bằng cách dùng máy in 3D nguyên mẫu CLIP do GS DeSimone phát minh và do hãng CARBON chế tạo (GS DeSimone cũng là đồng sáng lập tại thung lũng Silicon). In ấn 3D bằng cách dùng phần mềm để tạo ra một thiết kế 3 chiều trước khi thiết bị theo công nghệ robot in nó ra.

Những cánh tay máy tự động có trang bị một vòi phun để xịt ra chất in mà trong trường hợp này là Polymer, chất này sẽ xếp theo từng lớp chồng lên nhau. Nhờ tính linh hoạt của in ấn 3D mà vi kim có thể dễ dàng tùy chỉnh nhằm tạo ra những miếng dán vaccine khác nhau dùng để đặc trị bệnh cúm, sởi, viêm gan hoặc cả COVID-19.

Trong khi các loại vaccine hiện tại chỉ được tiêm dưới da thì đang có sự quan tâm đến việc tiêm trong da: các mũi tiêm nông hơn chỉ tiếp xúc đến lớp hạ bì của da – một khoảng giữa biểu bì và hạ bì. Bên ngoài lớp hạ bì là mỡ và cơ mà kim tiêm truyền thống sẽ đâm vào. Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng tiêm trong da rất thích hợp để tiêm chủng vì da người về cơ bản rất phong phú các tế bào miễn dịch (tế bào Langerhans và tế bào đuôi gai ở da).

Cũng theo các nhà nghiên cứu thì đại dịch COVID-19 hiện nay là một lời cảnh tỉnh rõ ràng về sự khác biệt của việc tiêm chủng kịp thời, nhưng chủng ngừa lại phải cần sự phối hợp của phòng khám, bệnh viện hoặc các trung tâm vaccine.

Giáo sư về kỹ thuật hóa học tại Đại học Stanford, Joseph M. DeSimone, nhà phát minh ra máy in 3D in ra các miếng dán vaccine. Ảnh nguồn: TED.

Rồi đó một nhà cung cấp dịch vụ y tế sẽ mở tủ lạnh để lấy vaccine, rồi dùng xi ranh hút chất dịch lỏng sau đó tiêm vào bắp tay của bệnh nhân. Mặc dầu quy trình này nghe qua có vẻ đơn giản, song cũng có những vấn đề đáng lưu ý trong tiêm chủng đại trà: từ kho trữ lạnh vaccine đến việc đào tạo nhân viên y tế tiêm đúng cách. Trong khi đó, miếng dán vaccine có thể được chuyển đến bất kỳ đâu trên thế giới mà không cần phải có nhân lực đặc biệt đi theo, người dân tự dán vaccine giống như cách tự xét nghiệm SARS-CoV-2 tại nhà.

Các vi kim trên miếng dán sẽ được phủ dịch vaccine, không đau khi cắm trên da. Các vi kim có thể được chế tạo bằng công nghệ in 3D từ đủ loại vật liệu khác nhau như kim loại đặc, silicon và cả polymers. Trưởng nhóm nghiên cứu, bà Shaomin Tian, nhà nghiên cứu tại Khoa Miễn dịch và Vi trùng học thuộc trường y Đại học Bắc Carolina, phát biểu: “Nói chung thì đó là một thách thức nhằm khiến vi kim thích ứng với các loại vaccine khác nhau”.

Bà Shaomin Tian giải thích: “Những vấn đề này cùng với các thách thức trong khâu sản xuất đã làm kìm hãm lĩnh vực vi kim trong tiêm chủng”. Phần lớn các vaccine vi kim được chế tạo trong các khuôn dùng làm khuôn mẫu. Tuy vậy, việc đúc khuôn vi kim không linh hoạt lắm, cũng như những hạn chế giảm độ sắc nét của kim trong quá trình sao chép. In 3D sẽ tạo ra những vi kim có dạng hình học được kiểm soát tốt, việc rất khó làm được nếu dùng các phương pháp truyền thống.

Việc dễ dàng dùng miếng dán vaccine sẽ làm tăng tỷ lệ chủng ngừa cao hơn và tránh tâm lý ngại vaccine trong các đại dịch tương lai. Nhóm các nhà vi sinh học và kỹ sư hóa đang tiếp tục đổi mới bằng cách điều chế vaccine RNA (như các loại vaccine Pfizer và Moderna đang được sử dụng) thành những miếng dán vi kim cho xét nghiệm tương lai. Nghiên cứu mới đã được công bố trên Kỷ yếu Hàn lâm khoa học quốc gia.

Miếng dán vaccine vi kim in 3D được chế tạo bởi công trình nghiên cứu của đại học Stanford và Bắc Carolina, Mỹ. Ảnh nguồn: UNC.

Công nghệ IN 3D

Những miếng dán vaccine vi kim chất liệu polymer được in ra bằng máy in 3D nguyên mẫu CLIP. Những chiếc kim siêu nhỏ sẽ không gây đau khi chích vào cơ thể và triệt tiêu chứng hãi sợ kim tiêm của nhiều người. Điều nên biết rằng, theo các báo cáo gần đây thì chứng sợ kim tiêm là căn nguyên gây nên 10% tình trạng ngại tiêm chủng COVID-19 ở Anh.

Các nhà nghiên cứu của Đại học Oxford đã yêu cầu 15.014 người Anh trưởng thành đánh giá mức độ lo lắng của họ về kim tiêm và máu, cũng như thái độ sẵn sàng của họ khi đón nhận tiêm chủng. Tổng cộng có 3.927 người (chiếm 26,2%) được xét nghiệm dương tính rơi vào tâm lý sợ máu – chấn thương.

Các cá nhân sàng lọc dương tính (chiếm 22,0%) có tâm lý ngại ngần hơn so với những người xét nghiệm âm tính (chiếm 11,5%). Các nhà nghiên cứu cho rằng nỗi sợ hãi chấn thương khi tiêm chiếm 10% các trường hợp lo ngại vaccine ngừa COVID-19. Ngoài ra còn có các lý do khác sinh ra việc e ngại tiêm chủng, bao gồm tính an toàn của vaccine cùng sự hoài nghi về mức độ nghiêm túc của đại dịch.

Cũng nên biết rằng công nghệ in 3D được phát minh lần đầu tiên vào thập niên 1980 bởi nhà vật lý, kỹ sư Chuck Hull, khi đó công nghệ in 3D (còn được gọi là sản xuất phụ gia) là quá trình tạo ra vật thể bằng cách lắng đọng vật liệu theo từng lớp theo thời gian. Tương tự như cách máy in phun thêm các chấm mực để tạo nên hình ảnh thì máy in 3D sẽ thêm vật liệu vào nơi cần thiết dựa trên một tệp kỹ thuật số.

Theo Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (một cơ sở của Bộ Năng lượng Mỹ đặt ở tiểu bang Tennessee) thì: Nhiều quy trình sản xuất thông thường liên quan đến việc cắt bỏ các vật liệu thừa để tạo ra bộ phận, và vô hình trung đã dẫn đến sự lãng phí ít nhất 13,6 kg cho mỗi 1 kg vật liệu hữu dụng.

Ngược lại, trong các quy trình in 3D thì 98% vật liệu thô đã được dùng cho bộ phận hoàn thiện, và phương pháp này có thể dùng để làm nên các thành phần nhỏ bằng cách dùng nhựa và bột kim loại, hoặc có thể dùng vật liệu sô cô la hoặc thực vật phẩm khác cũng như các vật liệu sinh học tương tự như tế bào người. Máy in 3D đã được dùng để tạo ra mọi thứ từ chi giả đến người máy.