Microneedle Patches for COVID-19 vaccination

April 14, 2020
switch to THswitch to EN

Microneedle Patches for COVID-19 vaccination

A researcher from Carnegie Mellon University creates microneedle drug patches which can support COVID-19 Vaccination.

As none of countries is safe from the pandemic of COVID-19 virus, many professionals, especially in the medical field, have to take part in this battle. While health professionals are fighting against the virus, engineers are working to support them by inventing advanced technology to enhance medication. Now, Burak Ozdoganlar from Carnegie Mellon University is developing microneedle patches that support researchers who are working on potential vaccines.

Microneedle arrays contain hundreds of painless, dissolvable, tiny needles clustered on a miniature patch for delivery of vaccines or medications. (Source: College of Engineering)


These microneedle patches are similar to previous ones co-developed by Carnegie Mellon and the University of Pittsburgh which are used with the PittCoVacc vaccine.

Ozdoganlar, a professor of mechanical engineering at Carnegie Mellon said, “I’m seeking researchers who are working on a vaccine against, or treatment for, SARS-CoV-2 to collaborate with me. My lab can fabricate hundreds of microneedle arrays with your viable vaccine or antiviral drug very quickly for testing in your vaccine and drug development, and we can ramp up to thousands if needed.”


“Furthermore, once a viable vaccine is identified, we can provide the necessary expertise, experience, and connections to scale-up the manufacturing of the vaccine patches using Good Manufacturing Practice (GMP) guidelines to the levels that will effectively address the COVID-19 vaccination needs. We are here to do our part in providing support throughout this epidemic.”


What is the function of microneedle patches?


Firstly, a microneedle patch, which is about the size of a contact lens, contains hundreds of tiny needles. Secondly, the materials used to make these tiny needles are biodissolvable sugar-like natural materials. Thus, when the researcher fabricates the microneedles, the researcher mixes the drug or vaccine with this water-soluble material. Once this microneedle patch is applied to the patient’s skin, the microneedles rapidly dissolve and deliver the medication to the patient’s body. Also, patients do not have to worry about pain or bleeding because of the tiny size of the needles.  

While traditional syringe vaccines which have to be injected directly into muscle tissue require large dose of vaccine, the microneedles need smaller dose to build up immunity. 

Retrieved from: https://engineering.cmu.edu/news-events/news/2020/04/07-microneedle-array.html

Microneedle Patches หรือแผงเข็มขนาดเล็ก ตัวเลือกใหม่ของวัคซีน COVID-19

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน ได้คิดค้น “Microneedle Patch” หรือ  แผงเข็มขนาดเล็ก ที่สามารถใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของวัคซีนโควิด-19

เนื่องด้วยปัจจุบัน ไม่มีประเทศใดในโลกปลอดภัยจากมหันภัยไวรัสโควิด-19 ดังนั้นเหล่าผู้เชี่ยวชาญโดยเฉพาะอย่างยิ่งทางด้านการแพทย์จึงต้องเข้าร่วมศึกสู้ภัยครั้งนี้  ในขณะที่เหล่าคณะแพทย์กำลังสู้กับไวรัสในสมรภูมิด่านหน้า เหล่าวิศวกรก็ทำหน้าที่เป็นผู้สนับสนุนในฉากหลังด้วยการคิดค้นเทคโนโลยีล้ำสมัยสำหรับการเพิ่มศักยภาพของยารักษาโรค  ขณะนี้ บูรัค อัซเดอกานลาร์ จากมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน กำลังพัฒนาอุปกรณ์ที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพให้กับวัคซีนไวรัสโควิด-19  หรือที่รู้จักกันในชื่อ “Microneedle Patch”


Microneedle arrays contain hundreds of painless, dissolvable, tiny needles clustered on a miniature patch for delivery of vaccines or medications. (Source: College of Engineering)


Microneedle Patch หรือแผงเข็มขนาดเล็กสำหรับวัคซีนโควิด-19ตัวนี้ จะมีลักษณะคล้ายคลึงกับแผงเข็มตัวก่อนที่คาร์เนกีเมลลอนได้พัฒนาร่วมกับมหาวิทยาลัยพิตต์สเบิร์ก สำหรับใช้ร่วมกับวัคซีน PittCoVacc

บูรัค อัซเดอกานลาร์ ศาสตราจารย์ของภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลของคาร์เนกีเมลลอน กล่าวว่า “ผมกำลังมองหานักวิจัยผู้พัฒนาวัคซีนหรือยารักษาสำหรับไวรัส SARS-CoV-2 ที่พร้อมให้ความร่วมมือกับผม ห้องแล็บของผมสามารถผลิตแผงเข็มขนาดเล็กที่ใช้งานร่วมกับวัคซีนและยารักษาโรคได้ในปริมาณที่มากและรวดเร็ว ซึ่งนั่นจะช่วยในเรื่องการทดสอบและการพัฒนาวัคซีนและยา”

“นอกจากนี้ เมื่อไหร่ก็ตามที่นักวิจัยสามารถผลิตยาวัคซีน SARS-CoV-2 ได้แล้ว เราก็จะใช้ความสามารถและประสบการณ์ของเราในการ “เร่งการผลิต Microneedle ที่ใช้ควบคู่กับวัคซีน” โดยใช้กลยุทธ์ Manufacturing Practice (GMP) ดังนั้นเราก็จะสามารถแก้ปัญหาด้านการขาดแคลนวัคซีนในอนาคตได้”


Microneedle Patch หรือ แผงเข็มขนาดเล็กคือหนทางใหม่ของการฉีดวัคซีน ?


สำหรับเรื่องคุณสมบัติของแผงเข็มขนาดเล็กนี้ คือ (1) แผงเข็มแต่ละแผงมีขนาดเล็กมาก (เทียบเท่าขนาดของคอนเทคเลนส์) และแต่ละแผงจะบรรจุเข็มจิ๋มมากกว่าหนึ่งร้อยเข็ม (2) โดยที่เข็มจิ๋วดังกล่าวทำมาจากวัสดุธรรมชาติคล้ายน้ำตาลที่สามารถละลายน้ำได้ในเชิงชีวภาพ (3) ดังนั้นเวลาที่นักวิจัยจะทำการผลิตแผงเข็ม นักวิจัยจะผสมตัวยาหรือวัคซีนเข้ากับวัสดุที่ละลายได้นี้ และรอให้แข็งตัวเพื่อขึ้นรูปเป็นเข็มแต่ละอัน (4) เมื่อนักวิจัยนำแผงเข็มนี้ไปแปะบนผิวหนังผู้ป่วย เข็มแต่ละอันจะละลายและนำตัวยาเข้าสู่ร่างกาย (5) ผู้ป่วยจะไม่ต้องกังวลเรื่อง ความเจ็บปวดหรือเลือดออก เนื่องด้วยขนาดที่เล็กมากของเข็ม


ในขณะที่เข็มฉีดวัคซีนแบบเก่าจำเป็นต้องฉีดเข้าสู่กล้ามเนื้อโดยตรงและต้องการปริมาณยาที่มาก  แต่เข็มจิ๋วนี้ไม่ต้องการปริมาณยาที่มากขนาดนั้นในการสร้างภูมิคุ้มกัน และใช้งานได้โดยแค่แปะบนผิวหนังเท่านั้น



Retrieved from: https://engineering.cmu.edu/news-events/news/2020/04/07-microneedle-array.html

Written By: