将医疗信息储存在皮肤表面以下

每年，缺乏疫苗导致大约150万可预防的死亡，主要发生在发展中国家。使这些国家的疫苗接种运动更加困难的一个因素是，几乎没有储存医疗记录的基础设施，因此通常很难确定谁需要某种疫苗。

麻省理工学院的研究人员现在开发了一种记录病人接种疫苗历史的新方法:将数据储存在一种肉眼看不见的染色模式中，这种染色模式与疫苗同时在皮肤下传递。

“在纸的地区疫苗接种卡经常丢失或不存在,和电子数据库是闻所未闻的,这项技术可以使病人的快速和匿名检测疫苗接种史,以确保每一个孩子接种疫苗,”凯文·麦克休说,前麻省理工学院博士后现在莱斯大学生物工程助理教授。

研究人员展示了他们的新染料，由称为量子点的纳米晶体组成，可以在皮肤下停留至少五年，在那里它发出近红外光，可以被一个特殊装备的智能手机探测到。

麦克休和前访问科学家井立红是这项研究的主要作者，该研究发表在今天的《科学转化医学》杂志上。麻省理工学院科赫综合癌症研究所的研究科学家Ana Jaklenec和麻省理工学院戴维·h·科赫研究所教授Robert Langer是这篇论文的资深作者。

一个看不见的记录

几年前，麻省理工学院的团队开始设计一种方法来记录疫苗接种信息，这种方法不需要中央数据库或其他基础设施。许多疫苗，如麻疹、腮腺炎和风疹疫苗(MMR)，需要间隔一定时间的多次注射;没有准确的记录，儿童可能无法获得所有必要的剂量。

Jaklenec说:“为了抵御大多数病原体，我们需要多次接种疫苗。”“在发展中国家的一些地区，这可能非常具有挑战性，因为缺乏关于谁接种了疫苗以及他们是否需要额外接种的数据。”

为了创造一个“在病人身上”的分散的医疗记录，研究人员开发了一种新型的基于铜的量子点，它可以发出近红外光谱的光。这些微粒直径只有4纳米，但它们被封装在生物相容性微粒中，形成直径约20微米的球体。这种封装允许染料在注射后留在皮肤下的位置。

研究人员设计他们的染料是通过微针贴片而不是传统的注射器和针头。这种贴片目前正在开发中，用于接种麻疹、风疹和其他疾病的疫苗。研究人员发现，他们的染料可以很容易地融入这些贴片中。

这项研究中使用的微针是由可溶解的糖和一种叫做PVA的聚合物，以及量子点染料和疫苗混合制成的。当贴片贴在皮肤上时，1.5毫米长的微针部分溶解，大约两分钟内释放出有效载荷。

通过选择性地将微粒子装入微针，贴片在皮肤上传递出一种肉眼看不见的模式，但可以通过移除红外滤光片的智能手机进行扫描。该贴片可以定制，根据所提供的疫苗类型印上不同的模式。

兰格说:“有一天，这种‘看不见的’方法可能会为数据存储、生物传感和疫苗应用创造新的可能性，从而改善医疗保健的提供方式，特别是在发展中国家。”

有效的免疫

使用人类尸体皮肤进行的测试表明，在长达五年的模拟阳光照射后，智能手机摄像头可以检测到量子点的模式。

研究人员还在大鼠身上测试了这种疫苗接种策略，使用的是微针贴片，它与脊髓灰质炎疫苗一起提供量子点。他们发现这些老鼠产生的免疫反应与接受传统注射脊髓灰质炎疫苗的老鼠相似。

Jaklenec说:“这项研究证实，在微针贴片中加入疫苗和染料并不会影响疫苗的功效，也不会影响我们检测染料的能力。”

研究人员现在计划对非洲发展中国家的卫生保健工作者进行调查，以获得实施这种疫苗接种记录保存的最佳方法的投入。他们还在努力扩大能用单一模式编码的数据量，使其包括诸如疫苗接种日期和疫苗批次批号等信息。

研究人员认为，量子点以这种方式使用是安全的，因为它们被封装在一种生物相容的聚合物中，但他们计划在对患者进行测试之前进行进一步的安全性研究。

“医疗记录的存储、获取和控制是一个重要的话题，有许多可能的方法，”乔治亚理工学院化学和生物分子工程系主任马克·普拉斯尼茨(Mark Prausnitz)说，他没有参与这项研究。“这项研究提出了一种新颖的方法，将医疗记录存储在患者的皮肤中，并由患者以一种微创且优雅的方式进行控制。”

这项研究由比尔和梅琳达·盖茨基金会和国家癌症研究所的科赫研究所支持(核心)拨款资助。论文的其他作者包括肖恩·Severt马谢克鲁斯,名Sarmadi, Hapuarachchige Surangi Jayawardena,科林Perkinson, Fridrik Larusson, Sviatlana玫瑰,斯蒂芬妮Tomasic,泰勒伯爵,Stephany Tzeng,詹姆斯•苏格曼丹尼尔Vlasic,马修·彼得斯nel彼得森,洛厄尔木、温家宝唐,Jihyeon Yeom,乔·柯林斯,菲利普•Welkhoff Ari Karchin,梅根谢霆锋,茗源高,就理想气体。