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患者可随身携带的疫苗接种记录：皮下量子点染料图形
出自识林
2019-12-28
每年缺乏疫苗接种会导致大约 150 万例可预防的死亡，而这些死亡主要存在于发展中国家。在这些国家推广疫苗接种面临的一个困境是：用于存储病历的基础设施很少，因此没有简单的方法来确定哪些人需要接种哪些疫苗。
研究人员现开发出一种新的方式来记录患者的疫苗接种史：将数据存储为肉眼看不到的染料图形，在皮下注射疫苗的同时将染料打进去。这一研究于 12 月 18 日发表在《科学·转化医学》杂志上，题为“通过微针贴片递送到皮肤的生物相容性近红外量子点记录疫苗接种情况”（Biocompatible near-infrared quantum dots delivered to the skin by microneedle patches record vaccination），研究的主要作者为莱斯大学生物工程助理教授 Kevin McHugh 和中国科学院化学研究所副研究员荆莉红，麻省理工学院（MIT）Koch癌症研究所研究科学家 Ana Jaklenec 和教授 Robert Langer 是这项研究的通讯作者。
McHugh 表示，“在纸质疫苗接种卡经常丢失或根本不存在，或者没有电子数据库的地区，这一技术可以快速、匿名地检测患者的疫苗接种史，以确保每个孩子都接种了疫苗。”研究人员表示，这种新染料由量子点纳米晶体组成，可以在皮下保留至少五年，染料在皮下发出肉眼看不到的近红外光，可以通过配备特殊功能的智能手机进行检测。（见下图）
几年前，MIT 团队就着手设计一种无需集中式数据库或其它基础设施即可记录疫苗接种信息的方法。诸如麻疹、腮腺炎和风疹（MMR）疫苗等许多疫苗都需要以一定间隔注射多剂疫苗。没有准确的记录，需要接种疫苗的儿童就可能无法获得所需的必要剂量。在某些发展中国家或地区尤为挑战，因为缺乏有关谁接种了疫苗以及是否额外接种的数据。
为创建一种“在患者身上”的分散医疗记录，研究人员开发了一种新型的铜基量子点，量子点发射近红外光，直径仅约 4 纳米，被封装在生物相容性微粒中，形成直径约 20 微米的球体。这种包封可以使量子点在注射后保留在皮下。研究人员将染料设计为通过微针贴片而不是传统的注射器和针头递送。现在正在开发提供针对麻疹、风疹和其它疾病疫苗的贴片，染料很容易掺入这些贴片中。
研究中使用的微针是由可溶性糖和 PVA 聚合物的混合物，以及量子点染料和疫苗制成的。当把贴片敷在皮肤上时，长 1.5 毫米的微针会部分溶解，并在约两分钟内释放出有效载荷。通过有选择地将量子点微粒加载到微针中，贴片可以在皮肤上提供肉眼看不到的图案，但是可以使用滤除了红外光的智能手机进行扫描。贴片可以定制以印上与所递送疫苗类型相对应的不同图案。
使用人尸体皮肤进行的测试表明，经过长达五年的模拟日晒后，智能手机仍能检测到量子点图案。研究人员还在大鼠中测试了这种疫苗接种策略，使用了递送量子点和脊髓灰质炎疫苗的微针贴片。他们发现这些大鼠产生的免疫反应与接受传统注射脊髓灰质炎疫苗的大鼠相类似。Jaklenec 表示，“这项研究证实，将疫苗与染料掺入微针贴片中不会影响疫苗的功效和对染料的检测。”
研究人员现计划对非洲发展中国家的医疗卫生工作者进行调研，以获取有关实施此类疫苗接种记录保存的最佳方法的意见。他们还致力于扩大以单一模式编码的数据量，使其能够包括诸如疫苗接种日期和批号之类的信息。研究人员认为，由于量子点被包封在生物相容性聚合物中，因此可以安全使用，但是他们计划在患者身上进行测试之前开展进一步安全性研究。
佐治亚理工学院化学与生物分子工程学系主任 Mark Prausnitz 表示，“医疗记录的存储、访问和控制是许多可能方法的重要课题。这项研究提出了一种新颖的方法，病历以最小的侵入性和巧妙的方式存储在患者皮肤内由患者存储和控制。”
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参考资料 Anne Trafton, Storing medical information below the skin's surface.
