Melanom är en dödlig form av hudcancer som har ökat i USA under de senaste 30 åren. Nästan 100, 000 nya fall av melanom diagnostiseras varje år, och 20 amerikaner dör varje dag av det, enligt American Academy of Dermatology. Nu, forskare har utvecklat en snabbverkande hudplåster som effektivt levererar medicin för att attackera melanomceller. Enheten, testat i möss och humana hudprover, är ett framsteg mot att utveckla ett vaccin för att behandla melanom och har utbredda tillämpningar för andra vacciner.

Forskarna kommer att presentera sina fynd idag vid American Chemical Society (ACS) höst 2019 National Meeting and Exposition.

"Vår lapp har en unik kemisk beläggning och verkningssätt som gör att den kan appliceras och tas bort från huden på bara en minut samtidigt som den levererar en terapeutisk dos läkemedel, "säger Yanpu He, en doktorand som hjälpte till att utveckla enheten. "Våra fläckar framkallar ett robust antikroppssvar hos levande möss och visar löften om att framkalla ett starkt immunsvar i människans hud."

Aktuella salvor kan ge medicin till huden, men de kan bara tränga igenom en liten sträcka genom den. Medan sprutor är ett effektivt läkemedelsleveranssätt, de kan vara smärtsamma. Sprutor kan också vara obekväma för patienter, leder till avvikelse.

Mikronålsplåster, beredd med en lager-för-lager (LbL) beläggningsmetod, är en enkel, smärtfritt sätt att administrera behandlingen. Med LbL -processen, forskare belägger en yta med molekyler med omväxlande positiv och negativ laddning. För att en robust läkemedelsfilm ska bildas på ytan av plåstret, varje intilliggande lager måste vara starkt attraherad av varandra och även till mikronålen. "Men denna attraktion gör hela filmen väldigt "klibbig", "" konstaterar han. "Tidigare metoder, som har behållit denna "klibbiga" natur, kan ta upp till 90 minuter för en tillräcklig mängd läkemedel att lämna plåstret och komma in i huden."

Paula T. Hammond, Ph.D., tillsammans med sina doktorander han, Celestine Hong och andra kollegor vid Massachusetts Institute of Technology (MIT), tänkte ut en väg kring detta problem. De designade en ny pH-känslig polymer med två delar. "Den första delen innehåller amingrupper som är positivt laddade vid det pH vid vilket vi gör mikronålarna, men som blir neutrala vid hudens pH, " säger han. "Den andra delen innehåller karboxylsyragrupper utan laddning när mikronålarna tillverkas, men som blir negativt laddade när plåstret appliceras på huden, så det finns en övergripande förändring i laddningen från positiv till negativ." Även om klibbiga negativ-positiv-negativa lager fortfarande krävs för LbL-filmkonstruktion, lagets plåster växlar snabbt till att avvisa negativa-negativa-negativa lager när den placeras på huden. Efter att mikronålarna har genomborrat huden och implanterat LbL -läkemedelsfilmen under huden, läkemedlet lämnar plåstret snabbt.

Använda kyckling ovalbumin som ett modellantigen, laget vaccinerade möss med sina plåster, och jämförde resultaten med intramuskulära och subkutana injektioner. Mikronålsbehandlingen gav nio gånger antikroppsnivån jämfört med intramuskulära injektioner (t.ex. används för influensaskott) och 160 gånger antikroppsnivån jämfört med subkutana injektioner (t.ex. används för mässlingsvaccin). De såg också effektiv immunaktivering i kirurgiska prover av mänsklig hud.

"Vår patchteknologi kan användas för att leverera vacciner för att bekämpa olika infektionssjukdomar, " säger Hammond. "Men vi är glada över möjligheten att plåstret är ytterligare ett verktyg i onkologens arsenal mot cancer, speciellt melanom."

För att göra ett melanomvaccin, forskarna utvecklade ett antigen som innehåller en markör som ofta överuttrycks av melanomceller, samt ett adjuvans, vilket skapar en generaliserad farosignal för immunsystemet och förstärker dess respons. Sedan, de testade olika LbL-mikronålsfilmarrangemang av antigen och adjuvans i immunceller härrörande från möss. Från dessa experiment, forskarna identifierade den optimala LbL-mikronålsstrukturen som verkar aktivera immunceller som är direkt tillgängliga i huden. Hos levande möss, dessa celler kan i tur och ordning, migrera till lymfsystemet och rekrytera andra immunceller för att attackera melanomtumören. Forskarna planerar nu att testa fläckarna på melanomtumörer hos möss.

"Vi använder billig kemi och ett enkelt tillverkningsschema för att omvandla vaccination, " säger Hammond. "I slutändan, vi vill få en enhet godkänd och på marknaden."