目に見えない量子ドット「タトゥー」は皮膚の表面下に医療情報を保存します。
毎年、予防接種の欠如は、主に発展途上国で、約150万人の予防可能な死亡につながります。これらの国での予防接種キャンペーンをより困難にする1つの要因は、医療記録を保存するためのシステムがほとんどないため、特定のワクチンが必要な人を簡単に判断する方法がない場合が多いことです。
MITの研究者たちは、患者の予防接種履歴を記録する新しい方法を開発しました。それは、ワクチンと同時に皮下に送達される、肉眼では見えない染料のパターンでデータを保存することです。
「紙の予防接種カードが紛失したり、まったく存在しなかったり、電子データベースが前例のない地域では、このテクノロジーにより、患者の予防接種履歴を迅速かつ匿名で検出して、すべての子供に予防接種を確実に行うことができます」とケビン・マクヒューは言います。彼は現在はライス大学のバイオエンジニアリングの助教授です。
研究者たちは、量子ドットと呼ばれるナノ結晶からなる新しい染料が、特別に装備されたスマートフォンで検出できる近赤外光を放出する皮膚の下に少なくとも5年間留まることができることを示しました。
見えない記録
数年前、MITチームは、一元化されたデータベースやその他のシステムを必要としない方法で予防接種情報を記録する方法の考案に着手しました。はしか、おたふく風邪、風疹（MMR）のワクチンなど、多くのワクチンでは、一定の間隔で複数回接種する必要があります。正確な記録がなければ、子供は必要なすべての用量を受け取ることが難しいかもしれません。
「ほとんどの病原体から保護されるためには、複数回のワクチン接種が必要です」とJaklenecは言います。「発展途上国の一部の地域では、誰が予防接種を受けたか、追加の注射が必要かどうかについてのデータが不足しているため、これを行うのは非常に難しい場合があります。」
「患者の」分散型医療記録を作成するために、研究者たちは、近赤外スペクトルで発光する新しいタイプの銅をベースにした量子ドットを開発しました。ドットの直径はわずか約4ナノメートルですが、直径約20ミクロンの球を形成する生体適合性のある微粒子にカプセル化されています。このカプセル化により、注射後、染料を皮膚の下の所定の位置に残すことができます。
研究者たちは、従来の注射器や針ではなく、マイクロニードルパッチによって染料が送達されるように設計しました。このようなパッチは現在、はしか、風疹、その他の病気のワクチンを提供するために開発されており、研究者たちはそれらの染料がこれらのパッチに簡単に組み込まれることを示しました。
この研究で使用されたマイクロニードルは、溶解可能な糖とPVAと呼ばれるポリマーの混合物、および量子ドット染料とワクチンから作られています。パッチが皮膚に適用されると、1.5ミリメートルの長さのマイクロニードルが部分的に溶解し、約2分以内に内容物質を放出します。
パッチは、微粒子をマイクロニードルに選択的にロードすることにより、肉眼では見えないが、赤外線フィルターを取り外したスマートフォンでスキャンできるパターンを皮膚に刻み込みます。パッチは、提供されるワクチンの種類に対応するさまざまなパターンを刻印できるようにカスタマイズできます。「いつの日か、この「目に見えない」アプローチが、データストレージ、バイオセンシング、ワクチンアプリケーションの新しい可能性を生み出し、特に発展途上国での医療の提供方法を改善する可能性があります」とランガー氏は言います。
効果的な予防接種
人間の死体の皮膚を使用したテストでは、最大5年間のシミュレートされた太陽への曝露後に、スマートフォンのカメラで量子ドットパターンを検出できることが示されました。
研究者らはまた、ポリオワクチンと一緒に量子ドットを送達するマイクロニードルパッチを使用して、ラットでこのワクチン接種戦略をテストしました。彼らは、これらのラットが、従来のポリオワクチンを注射したラットの反応と同様の免疫反応を生成することを発見しました。
「この研究により、マイクロニードルパッチに染料を含むワクチンを組み込んでも、ワクチンの有効性や染料を検出する能力に影響がないことが確認されました」とJaklenec氏は言います。
研究者たちは現在、アフリカの発展途上国の医療従事者を調査して、この種の予防接種記録管理を実施するための最良の方法について意見を聞くことを計画しています。また、単一のパターンでエンコードできるデータの量を拡大し、ワクチンの投与日やワクチンバッチのロット番号などの情報を含めることができるように取り組んでいます。
研究者たちは、量子ドットが生体適合性ポリマーにカプセル化されているため、この方法で安全に使用できると信じていますが、患者でテストする前に、さらに安全性の研究を行う予定です。
「医療記録の保存、アクセス、および制御は、多くの可能なアプローチを伴う重要なトピックです」と、研究に関与しなかったジョージア工科大学の化学および生体分子工学の議長であるマーク・プラウスニッツは述べています。「この研究は、医療記録が患者の皮膚内に最小限の侵襲でエレガントな方法で保存および制御される新しいアプローチを示しています。」
この研究は、ビル＆メリンダゲイツ財団と国立癌研究所からのコッホ研究所サポート（コア）助成金によって資金提供されました。
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