Tiêm chủng là cách an toàn nhất để chống lại bệnh tật. Tuy nhiên, nhiều vắc-xin trở nên không hiệu quả ở nhiệt độ phòng hoặc trong hơi nóng. Ở các nước kém phát triển với tình trạng cung ứng điện không ổn định, nhân viên y tế phải chật vật để quản lý vắc-xin hoàn toàn hiệu quả vì không đáp ứng điều kiện bảo quản trong "chuỗi cung ứng" vắc-xin từ nhà sản xuất cho bệnh nhân. Ngay cả ở các khu vực phát triển hơn, 80% chi phí sản xuất và phân phối vắc-xin liên quan đến việc bảo quản lạnh. Những thách thức này ngăn cản bệnh nhân tiếp cận việc tăng cường miễn dịch sống còn và tăng nguy cơ đại dịch toàn cầu.

Trong hội nghị thường niên lần thứ 68 của Hiệp hội Tinh thể học Mỹ, được tổ chức ngày 20-24/ 7/2018 tại Toronto, Canada; Jeremiah Gassensmith, Phó giáo sư Đại học Texas ở Dallas, đã mô tả nghiên cứu về một loại vắc-xin “khung kim loại hữu cơ” (Metal-organic Framework - MOF). Khung polymer tương thích sinh học mới này giúp "đóng băng" các protein bên trong vắc-xin. Các protein sau đó hòa tan trở lại khi được tiêm vào da người. Phát minh mới này có thể giúp các nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe vận chuyển và quản lý vắc-xin ở những vùng sâu vùng xa với nguồn cung ứng điện không ổn định.

 

Gassensmith giải thích: “Vắc-xin MOF là những tinh thể chứa một kháng nguyên giống như protein trên bề mặt của virus cúm, chỉ khi chúng bị đóng băng bên trong một mạng tinh thể thì chúng không thể thay đổi hình dạng. MOF chứa các cụm ion kim loại kết dính với nhau bằng các liên kết hữu cơ. Cấu trúc tương tự như các khối và cho phép tăng kiểm soát kích thước phân tử, hình dạng và chức năng”.

 

Các lợi thế về cấu trúc của MOF cho phép chúng hoạt động tốt hơn ở nhiệt độ phòng hơn so với các vật liệu nhân tạo như silica. Cụ thể, cấu trúc xốp của MOF cho phép chúng hoạt động như một rào cản chọn lọc để vận chuyển vật chất sinh học như protein hoặc kháng nguyên trong vắc-xin. Hơn nữa, MOF vẫn ổn định trong nhiều dung môi, kể cả nước, nhưng chúng hòa tan trong môi trường pH thấp như da người. Đây là một lợi thế bổ sung cho việc tiêm vắc-xin qua da, bởi vì da có chứa các tế bào miễn dịch có thể giúp kích hoạt vắc xin và tính axit của nó sẽ giúp MOF hòa tan.

 

Các nhà nghiên cứu tổng hợp MOF thông qua một quá trình gọi là "khoáng hóa sinh học", dựa trên quá trình sinh khoáng hóa hình thành các vật liệu tự nhiên như xương và vỏ cứng. Trong quá trình khoáng hóa sinh học, các nhà nghiên cứu khai thác cách các bề mặt protein âm tính thu hút các ion kim loại dương, do đó MOF phát triển được một lớp vỏ bảo vệ xung quanh vắc-xin.

 

Gassensmith đã ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng phương pháp của họ có hiệu quả “đóng gói” hàng trăm virus bất hoạt kích thước nano cũng như các protein nhỏ như insulin. Gassensmith cho biết: “Chúng tôi có thể phát triển vỏ trên bề mặt của những khối protein rất lớn này một cách hiệu quả như chúng ta có thể làm với các protein nhỏ hơn."Không quan trọng cấu trúc lớn hay nhỏ như thế nào, chúng tôi có thể “đóng gói” tất cả." Trong tương lai, nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ tích hợp công việc của họ với một phòng khám lâm sàng. Gassensmith nói: “Giai đoạn tiếp theo của chúng tôi là tăng cường thử nghiệm in vivo (ở động vật) mà chúng tôi đang thực hiện và tạo ra vắc xin có thể chống lại bệnh sốt rét”.

 

Nguồn News Medical 07.2018