Quantum Dots e Nini: Stiamo pensando in piccolo

Un utente ci ha inviato molto interessante dove parla dei Quantum Dots e vaccini

I punti quantici (Quantum Dots) sono minuscole particelle semiconduttori di pochi nanometri, con proprietà ottiche ed elettroniche che differiscono dalle particelle più grandi a causa della meccanica quantistica. Sono un argomento centrale nella nanotecnologia.

Riconoscendo che le nazioni in via di sviluppo hanno pochissime infrastrutture per l’archiviazione delle cartelle cliniche (in particolare per quanto riguarda la storia delle vaccinazioni), un team di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT; Cambridge, MA) ha sviluppato un modo per archiviare tali dati in un modello di colorante nel vicino infrarosso (vicino IR), invisibile ad occhio nudo, che viene somministrato sotto la pelle contemporaneamente al vaccino.

“Nelle aree in cui le schede di vaccinazione cartacee vengono spesso perse o non esistono affatto e i database elettronici sono sconosciuti, questa tecnologia potrebbe consentire il rilevamento rapido e anonimo della storia delle vaccinazioni dei pazienti per garantire che ogni bambino sia vaccinato”, afferma Kevin McHugh, un ex postdoc del MIT che ora è assistente professore di bioingegneria alla Rice University (Houston, TX).

McHugh e l’ex scienziato in visita Lihong Jing sono gli autori principali dell’articolo che descrive il lavoro. Ana Jaklenec, ricercatrice presso il Koch Institute for Integrative Cancer Research del MIT, e Robert Langer, professore del David H. Koch Institute presso il MIT, sono gli autori senior dell’articolo.

I ricercatori hanno dimostrato che il loro colorante, che consiste di nanocristalli chiamati punti quantici, può rimanere per almeno cinque anni sotto la pelle, dove emette luce vicino IR che può essere rilevata da uno smartphone appositamente attrezzato.

Diversi anni fa, il team di ricerca ha deciso di ideare un metodo per registrare le informazioni sulla vaccinazione in un modo che non richieda un database centralizzato o altre infrastrutture. Molti vaccini, come il vaccino per morbillo, parotite e rosolia (MMR), richiedono dosi multiple distanziate a determinati intervalli; senza registrazioni accurate, i bambini potrebbero non ricevere tutte le dosi necessarie.

Per creare una cartella clinica decentralizzata “on-paziente”, i ricercatori hanno sviluppato punti quantici basati su rame, che emettono luce nello spettro del vicino IR. I punti hanno un diametro di circa 4 nm, ma sono incapsulati in microparticelle biocompatibili che formano sfere di circa 20 micron di diametro. Questo incapsulamento consente al colorante di rimanere in posizione, sotto la pelle, dopo essere stato iniettato.

I ricercatori hanno progettato il loro colorante per essere consegnato da un cerotto a microago piuttosto che una siringa e un ago tradizionali. Tali cerotti sono ora in fase di sviluppo per fornire vaccini per morbillo, rosolia e altre malattie, ei ricercatori hanno dimostrato che il loro colorante potrebbe essere facilmente incorporato in questi cerotti.

I microaghi utilizzati in questo studio sono costituiti da una miscela di zucchero solubile e un polimero chiamato PVA, così come il colorante a punti quantici e il vaccino. Quando il cerotto viene applicato sulla pelle, i microaghi, lunghi 1,5 mm, si dissolvono parzialmente, rilasciando il loro carico utile entro circa due minuti.

Caricando selettivamente le microparticelle in microaghi, i cerotti forniscono un motivo sulla pelle che è invisibile ad occhio nudo, ma può essere scansionato con uno smartphone a cui è stato rimosso il filtro IR. Il cerotto può essere personalizzato per imprimere diversi modelli che corrispondono al tipo di vaccino somministrato.

I test effettuati utilizzando la pelle di un cadavere umano hanno dimostrato che i modelli di punti quantici potrebbero essere rilevati dalle fotocamere degli smartphone dopo un massimo di cinque anni di esposizione al sole simulata.

I ricercatori hanno anche testato questa strategia di vaccinazione nei ratti, utilizzando cerotti a microneedle che hanno fornito i punti quantici insieme a un vaccino antipolio. Hanno scoperto che quei ratti hanno generato una risposta immunitaria simile alla risposta dei ratti che hanno ricevuto un tradizionale vaccino antipolio iniettato. Lo studio ha confermato che l’incorporazione del vaccino con il colorante nei cerotti con microago non ha influenzato l’efficacia del vaccino o la capacità del team di ricerca di rilevare il colorante, dice Jaklenec.

I ricercatori hanno ora in programma di esaminare gli operatori sanitari nei paesi in via di sviluppo in Africa per ottenere input sul modo migliore per implementare questo tipo di registrazione delle vaccinazioni. Stanno anche lavorando per espandere la quantità di dati che possono essere codificati in un unico modello, consentendo loro di includere informazioni come la data di somministrazione del vaccino e il numero di lotto del lotto del vaccino.

I ricercatori ritengono che i punti quantici siano sicuri da usare in questo modo perché sono incapsulati in un polimero biocompatibile, ma hanno in programma di fare ulteriori studi sulla sicurezza prima di testarli sui pazienti.