样品: 一个免针头的疫苗贴片，更安全更快速
2014-05-28 19:08:24 来源：37度医学网 作者： 评论：0 点击：
0:11 我非常高兴能来到 苏格兰的爱丁堡-- 这个针和注射器诞生的地方。 1853年，就在从这个方向出去不到1英里远的地方， 一位苏格兰人 首次申请了针和注射器的专利。 他的名字叫亚历山大·伍德（Alexander Wood）， 他是在皇家医师学院孕育出这项发明的。 这个就是他当时申请的专利。 令我感到不可思议的是 现在看当时的发明， 依然觉得它和我们今天使用的针几乎一模一样。 然而，它已经出现了160年。
0:43 让我们来看看疫苗。 大多数的疫苗都是由针和注射器， 这个已有160年历史的器材来完成注射的 。 疫苗接种从很多意义上来说 都是一项成功的技术。 继清洁水和卫生设施之后， 疫苗接种是对延长人类寿命 贡献最大的一项技术。 这一点很难被超越。
1:11 然而，和其他任何技术一样， 疫苗接种也有它的不足之处。 而针头注射， 这一古老的技术 就是其中主要的问题所在。 让我们从最明显的说起： 我们中的很多人都不喜欢针和注射器。 我也是这样的。 然而，20%的人口都有 针头恐惧症， 这可不仅仅是不喜欢针头那么简单。 这些人会因为对针头的恐惧 而极其排斥接种疫苗。 这就给疫苗的普及带来很多问题。
1:45 和这个相关的还有另一个主要问题， 那就是针头伤害。 根据世界卫生组织的数据表明 每年约有130万人死于 由针头伤害造成的 交叉污染。 它造成了很多人的早死。
2:02 这两个关于针和注射器的不足之处 你们可能听说过， 但是还有另外两个你们可能还没听说过。 一个是它在免疫反应上 阻碍了 新一代疫苗的研制。 另一个是它可能是造成冷链问题的原因， 冷链问题我稍后会讲到。
2:23 接下来我要跟你们讲一讲 我和我的团队在澳大利亚昆士兰大学 就解决这四个问题的技术 所做的一些研究。 这项技术叫做纳米贴片(Nanopatch)。 这是纳米贴片的一个样品。 肉眼来看 它像是比邮票小的 一个小方片。 但是在显微镜下， 你将会看到成千上万的微小的突出物。 它们是无法被人眼看到的。 与针相比， 这个小方片上有大约4000个突出物。 我之所以设计这些突出物，有一个关键的原因 是为了能让它们和皮肤的免疫系统相适应。 这是纳米贴片的 一个非常重要的功能。
3:13 在制作纳米贴片时 我们采用了一个技术，叫做深反应离子蚀刻技术。 这一特别的技术 是我们从半导体工业借鉴来的。 因此它非常便宜，可以大规模生产。
3:28 我们将疫苗涂在纳米贴片的突出物上， 之后将它置于皮肤上。 置于皮肤最简单的方式 是用我们的手指， 但是我们的手指有一些局限性， 因此我们设计了一个辅助器。 这个辅助器使用起来非常简单-- 你可以叫它高级手指。 它是由弹簧控制的。 我们要做的就是像这样 将纳米贴片打在皮肤上， 这样一下子有几件事情发生。 首先，纳米贴片上的突出物 穿透了坚硬的皮肤表层， 之后疫苗被迅速释放-- 事实上过程不到一分钟。 之后我们就可以将纳米贴片取下来， 把它丢掉。 但是我们可以重复使用辅助器。
4:22 这就是纳米贴片的工作原理， 我们能立马看到它的几个主要优势。 它没有针头， 你甚至无法看到这些突出物。 因此我们也就解决了 针头恐惧症这个问题。
4:36 现在，我们退后一步想一想 它其它两个非常重要的优势： 一是它通过特殊的接种方式提高了免疫反应， 二是它没有冷链要求。
4:49 让我们先从第一个说起，即免疫原性的概念。 这是一个较难理解的概念， 但是我会试着用简单的语言解释它。 我现在退回一步，用一种简单的方式 告诉你疫苗是如何工作的。 疫苗是将一个叫做抗原的东西 注射到我们的体内， 而抗原是病菌的一种安全形式。 这一安全的病菌，即抗原 之后诱使我们的身体产生免疫反应， 并学习和记忆如何对抗入侵者。 当真正的入侵者到来的时候， 身体会迅速调动起 之前用于对抗疫苗的免疫反应 来消除感染。 它就是这么有效。
5:29 而我们今天大多数的疫苗接种 都是由针和注射器， 这一古老的器具完成的。 然而针可以说阻碍了我们的免疫反应， 因为它无法到达皮肤上最好的免疫位置。 为了更好地理解这一概念， 我们需要先了解下皮肤。 我们先从其中一个突出物 和将纳米贴片置于皮肤上的过程说起。 我们会看到这样一种情况， 这是真实的情况-- 纳米贴片上的一个突出物 已经进入到了皮肤， 不同的颜色代表着不同的组织层。 关于它有多大我可以给你们一个参照， 如果图片里是针的话， 它将会是屏幕的10倍大， 并且还要有10倍深。 它已经完全在坐标之外了。 你能立马看到这些突出物已经在皮肤里了。 红色的那一层是坏死皮肤的外部硬层， 但是棕色和紫色的那两层 却充满了免疫细胞。 举个例子，在棕色层中 有一类特定细胞叫做朗格汉斯细胞， 我们身体里的每平方毫米 都充满了这些朗格汉斯细胞， 即免疫细胞， 其它细胞也有，只是未在图片中染色出来。 但是你能立马看到纳米贴片 确实完成了需要的穿透。 我们只占用了皮肤表面 一根头发的宽度， 就达到了那些成千上万的特殊细胞。
6:54 作为纳米贴片的发明者和设计者， 我觉得这一点非常令人激动。 但是那又怎样？你能达到那些细胞又怎样？ 对疫苗来说这意味着什么？ 当今疫苗领域在不断发展进步， 它正变得更具系统性。 然而，在你撸起袖子、 开始接种疫苗、 接着等待之前， 你仍然不知道疫苗是否会有效。 它在今天看来依然是一场赌博游戏。
7:20 我们也需要做这样的赌博。 当我们拿到一株流感疫苗， 将它涂在我们的纳米贴片上， 再将贴片置于皮肤上， 然后我们就等着-- 因为我们是应用在活体中。 我们等了一个月， 这是我们发现的。 这一份数据显示了 和针注射到肌肉里相比， 使用纳米贴片产生的免疫反应。 横坐标代表着以毫微克为单位的剂量大小。 纵坐标代表着所产生的免疫反应。 短划线则代表着保护临界值。 如果在那个线上，则意味着是受保护的； 如果在线下，则是不受保护的。 我们能看到，红色的线大多时候都在线下； 实际上用针注射的时候只有一个点是在线上，即具有保护性， 那是当剂量高达6,000毫微克的时候。 与之相比，我们能立马注意到 那条蓝色的线则有着非常大的差别。 那是我们用纳米贴片得到的结果； 不同的纳米贴片剂量呈现出了 一个完全不同的免疫原性线。 这意味着一个全新的机会。 在疫苗领域中 我们突然有了一个全新的杠杆。 我们可以这样子， 当一种疫苗有效但是太贵， 我们可以只用针注射剂量的百分之一 便可以达到保护的效果。 这样原本10元钱的疫苗现在只需要1角钱， 这对发展中国家来说尤其重要。
8:46 我们也可以从这个角度来看-- 你可以使用目前看来无效的疫苗， 然后让它超过那条线， 这样它们就具有保护性了。 这在疫苗领域中 当然是非常重要的。 让我们来看看困扰世界的三大主要问题： 艾滋病, 疟疾和结核病。 它们每年造成大约700万人口死亡， 并且它们中的任何一个都没有足够的疫苗应对方法。 因此，有了纳米贴片所带来的杠杆作用， 我们将使疫苗成为可能。 我们可以通过杠杆使这些候选疫苗越过这条线。 当然，在实验室里， 我们还对其它的疫苗进行了实验， 并得到了和流感疫苗 相似的反应结果和类似的曲线。
9:26 现在我要再讲讲 当今疫苗的另一个主要缺陷。 那就是要保持冷链处理。 “冷链”，顾名思义 就是指从疫苗生产 到使用的整个过程中 都要保持低温处理。 这就给物流带来了一些挑战， 但是我们有办法解决它。 这是一个有点极端的例子， 但是它能帮助解释 尤其是在资源贫乏的环境中， 使疫苗持续保持在低温状态 所面临的物流方面的挑战。 如果疫苗的温度太高，它就会失效。 但是有意思的是， 如果疫苗的温度太低，它也会失效。
10:16 目前，疫苗的失效率很高。 据世界卫生组织估计， 在非洲有高达一半的疫苗 并没有正常发挥作用， 因为冷链在某一环节遭到破坏。 这是由针和注射器引起的一个很大的问题， 因为疫苗如果是液体的，它就需要冷藏。
10:37 而纳米贴片的一个主要特点就是 疫苗是干燥的， 当它是干燥的时候，它就无需冷藏。 我们经过实验发现， 干燥的疫苗在被置于23摄氏度长达一年多的时间内 没有任何效用丧失的情况出现。 这是一个非常重要的改进。 (掌声) 我们对这一改进也非常激动。 然而，尽管我们在实验室中已经完完全全地 验证了纳米贴片的应用性， 作为一名科学家，我很爱这一点，我也热爱科学； 然而， 作为一名工程师， 一名生物医学工程师， 同时也是芸芸众生中的一员， 我将不会对这一发现感到满意， 除非我们能把它应用在现实生活中， 让芸芸众生都能从中受益， 尤其是那些最需要这项技术的人们。
11:32 这就是我们为什么开始从事接下来的这一项事业， 而且是以一种不同寻常的方式。 我们选择先从巴布亚新几内亚开始应用这一新技术。
11:40 巴布亚新几内亚是一个典型的发展中国家。 它和法国的国土面积相近。 但它却面临着当今疫苗领域 存在的许多主要问题。 他们的物流情况是这样的: 全国只有800个冷藏箱用于冷藏疫苗。 许多冷藏箱已经非常旧了，例如莫尔兹比港的这一个。还有很多就要不能用了。 很多还不在需要疫苗的新几内亚高地地区。 这是一个很大的挑战。 同时， 巴布亚新几内亚也是世界上乳头状瘤病毒发病率最高的国家。 它是子宫颈癌发生的风险因素。 然而，针对此类疾病的疫苗还未能被大量使用， 因为它太昂贵了。 因此基于这两个原因， 再加上纳米贴片自身的特点， 我们将纳米贴片带到巴布亚新几内亚， 并很快将会对其结果进行追踪。
12:37 做这样的一项事业不容易， 它非常具有挑战性， 但是世界上再没有其它事情让我们更想去做。 展望未来， 我想要跟你们分享一个预见: 在未来， 每年有1700万人口死于传染病 这一我们目前面临的残酷现实 将会永远被封存在历史当中。 这是由于我们拥有了 更有效、更强大的疫苗。 今天我站在你们面前， 站在这个针和注射器诞生、 并距今已有160年历史的地方， 向你们展示另一个颠覆疫苗领域的新技术， 那就是纳米贴片技术-- 它没有针头，不会带来疼痛， 无需冷藏，并能提升免疫原性。 谢谢！ (掌声)
0:43 让我们来看看疫苗。 大多数的疫苗都是由针和注射器， 这个已有160年历史的器材来完成注射的 。 疫苗接种从很多意义上来说 都是一项成功的技术。 继清洁水和卫生设施之后， 疫苗接种是对延长人类寿命 贡献最大的一项技术。 这一点很难被超越。
1:11 然而，和其他任何技术一样， 疫苗接种也有它的不足之处。 而针头注射， 这一古老的技术 就是其中主要的问题所在。 让我们从最明显的说起： 我们中的很多人都不喜欢针和注射器。 我也是这样的。 然而，20%的人口都有 针头恐惧症， 这可不仅仅是不喜欢针头那么简单。 这些人会因为对针头的恐惧 而极其排斥接种疫苗。 这就给疫苗的普及带来很多问题。
1:45 和这个相关的还有另一个主要问题， 那就是针头伤害。 根据世界卫生组织的数据表明 每年约有130万人死于 由针头伤害造成的 交叉污染。 它造成了很多人的早死。
2:02 这两个关于针和注射器的不足之处 你们可能听说过， 但是还有另外两个你们可能还没听说过。 一个是它在免疫反应上 阻碍了 新一代疫苗的研制。 另一个是它可能是造成冷链问题的原因， 冷链问题我稍后会讲到。
2:23 接下来我要跟你们讲一讲 我和我的团队在澳大利亚昆士兰大学 就解决这四个问题的技术 所做的一些研究。 这项技术叫做纳米贴片(Nanopatch)。 这是纳米贴片的一个样品。 肉眼来看 它像是比邮票小的 一个小方片。 但是在显微镜下， 你将会看到成千上万的微小的突出物。 它们是无法被人眼看到的。 与针相比， 这个小方片上有大约4000个突出物。 我之所以设计这些突出物，有一个关键的原因 是为了能让它们和皮肤的免疫系统相适应。 这是纳米贴片的 一个非常重要的功能。
3:13 在制作纳米贴片时 我们采用了一个技术，叫做深反应离子蚀刻技术。 这一特别的技术 是我们从半导体工业借鉴来的。 因此它非常便宜，可以大规模生产。
3:28 我们将疫苗涂在纳米贴片的突出物上， 之后将它置于皮肤上。 置于皮肤最简单的方式 是用我们的手指， 但是我们的手指有一些局限性， 因此我们设计了一个辅助器。 这个辅助器使用起来非常简单-- 你可以叫它高级手指。 它是由弹簧控制的。 我们要做的就是像这样 将纳米贴片打在皮肤上， 这样一下子有几件事情发生。 首先，纳米贴片上的突出物 穿透了坚硬的皮肤表层， 之后疫苗被迅速释放-- 事实上过程不到一分钟。 之后我们就可以将纳米贴片取下来， 把它丢掉。 但是我们可以重复使用辅助器。
4:22 这就是纳米贴片的工作原理， 我们能立马看到它的几个主要优势。 它没有针头， 你甚至无法看到这些突出物。 因此我们也就解决了 针头恐惧症这个问题。
4:36 现在，我们退后一步想一想 它其它两个非常重要的优势： 一是它通过特殊的接种方式提高了免疫反应， 二是它没有冷链要求。
4:49 让我们先从第一个说起，即免疫原性的概念。 这是一个较难理解的概念， 但是我会试着用简单的语言解释它。 我现在退回一步，用一种简单的方式 告诉你疫苗是如何工作的。 疫苗是将一个叫做抗原的东西 注射到我们的体内， 而抗原是病菌的一种安全形式。 这一安全的病菌，即抗原 之后诱使我们的身体产生免疫反应， 并学习和记忆如何对抗入侵者。 当真正的入侵者到来的时候， 身体会迅速调动起 之前用于对抗疫苗的免疫反应 来消除感染。 它就是这么有效。
5:29 而我们今天大多数的疫苗接种 都是由针和注射器， 这一古老的器具完成的。 然而针可以说阻碍了我们的免疫反应， 因为它无法到达皮肤上最好的免疫位置。 为了更好地理解这一概念， 我们需要先了解下皮肤。 我们先从其中一个突出物 和将纳米贴片置于皮肤上的过程说起。 我们会看到这样一种情况， 这是真实的情况-- 纳米贴片上的一个突出物 已经进入到了皮肤， 不同的颜色代表着不同的组织层。 关于它有多大我可以给你们一个参照， 如果图片里是针的话， 它将会是屏幕的10倍大， 并且还要有10倍深。 它已经完全在坐标之外了。 你能立马看到这些突出物已经在皮肤里了。 红色的那一层是坏死皮肤的外部硬层， 但是棕色和紫色的那两层 却充满了免疫细胞。 举个例子，在棕色层中 有一类特定细胞叫做朗格汉斯细胞， 我们身体里的每平方毫米 都充满了这些朗格汉斯细胞， 即免疫细胞， 其它细胞也有，只是未在图片中染色出来。 但是你能立马看到纳米贴片 确实完成了需要的穿透。 我们只占用了皮肤表面 一根头发的宽度， 就达到了那些成千上万的特殊细胞。
6:54 作为纳米贴片的发明者和设计者， 我觉得这一点非常令人激动。 但是那又怎样？你能达到那些细胞又怎样？ 对疫苗来说这意味着什么？ 当今疫苗领域在不断发展进步， 它正变得更具系统性。 然而，在你撸起袖子、 开始接种疫苗、 接着等待之前， 你仍然不知道疫苗是否会有效。 它在今天看来依然是一场赌博游戏。
7:20 我们也需要做这样的赌博。 当我们拿到一株流感疫苗， 将它涂在我们的纳米贴片上， 再将贴片置于皮肤上， 然后我们就等着-- 因为我们是应用在活体中。 我们等了一个月， 这是我们发现的。 这一份数据显示了 和针注射到肌肉里相比， 使用纳米贴片产生的免疫反应。 横坐标代表着以毫微克为单位的剂量大小。 纵坐标代表着所产生的免疫反应。 短划线则代表着保护临界值。 如果在那个线上，则意味着是受保护的； 如果在线下，则是不受保护的。 我们能看到，红色的线大多时候都在线下； 实际上用针注射的时候只有一个点是在线上，即具有保护性， 那是当剂量高达6,000毫微克的时候。 与之相比，我们能立马注意到 那条蓝色的线则有着非常大的差别。 那是我们用纳米贴片得到的结果； 不同的纳米贴片剂量呈现出了 一个完全不同的免疫原性线。 这意味着一个全新的机会。 在疫苗领域中 我们突然有了一个全新的杠杆。 我们可以这样子， 当一种疫苗有效但是太贵， 我们可以只用针注射剂量的百分之一 便可以达到保护的效果。 这样原本10元钱的疫苗现在只需要1角钱， 这对发展中国家来说尤其重要。
8:46 我们也可以从这个角度来看-- 你可以使用目前看来无效的疫苗， 然后让它超过那条线， 这样它们就具有保护性了。 这在疫苗领域中 当然是非常重要的。 让我们来看看困扰世界的三大主要问题： 艾滋病, 疟疾和结核病。 它们每年造成大约700万人口死亡， 并且它们中的任何一个都没有足够的疫苗应对方法。 因此，有了纳米贴片所带来的杠杆作用， 我们将使疫苗成为可能。 我们可以通过杠杆使这些候选疫苗越过这条线。 当然，在实验室里， 我们还对其它的疫苗进行了实验， 并得到了和流感疫苗 相似的反应结果和类似的曲线。
9:26 现在我要再讲讲 当今疫苗的另一个主要缺陷。 那就是要保持冷链处理。 “冷链”，顾名思义 就是指从疫苗生产 到使用的整个过程中 都要保持低温处理。 这就给物流带来了一些挑战， 但是我们有办法解决它。 这是一个有点极端的例子， 但是它能帮助解释 尤其是在资源贫乏的环境中， 使疫苗持续保持在低温状态 所面临的物流方面的挑战。 如果疫苗的温度太高，它就会失效。 但是有意思的是， 如果疫苗的温度太低，它也会失效。
10:16 目前，疫苗的失效率很高。 据世界卫生组织估计， 在非洲有高达一半的疫苗 并没有正常发挥作用， 因为冷链在某一环节遭到破坏。 这是由针和注射器引起的一个很大的问题， 因为疫苗如果是液体的，它就需要冷藏。
10:37 而纳米贴片的一个主要特点就是 疫苗是干燥的， 当它是干燥的时候，它就无需冷藏。 我们经过实验发现， 干燥的疫苗在被置于23摄氏度长达一年多的时间内 没有任何效用丧失的情况出现。 这是一个非常重要的改进。 (掌声) 我们对这一改进也非常激动。 然而，尽管我们在实验室中已经完完全全地 验证了纳米贴片的应用性， 作为一名科学家，我很爱这一点，我也热爱科学； 然而， 作为一名工程师， 一名生物医学工程师， 同时也是芸芸众生中的一员， 我将不会对这一发现感到满意， 除非我们能把它应用在现实生活中， 让芸芸众生都能从中受益， 尤其是那些最需要这项技术的人们。
11:32 这就是我们为什么开始从事接下来的这一项事业， 而且是以一种不同寻常的方式。 我们选择先从巴布亚新几内亚开始应用这一新技术。
11:40 巴布亚新几内亚是一个典型的发展中国家。 它和法国的国土面积相近。 但它却面临着当今疫苗领域 存在的许多主要问题。 他们的物流情况是这样的: 全国只有800个冷藏箱用于冷藏疫苗。 许多冷藏箱已经非常旧了，例如莫尔兹比港的这一个。还有很多就要不能用了。 很多还不在需要疫苗的新几内亚高地地区。 这是一个很大的挑战。 同时， 巴布亚新几内亚也是世界上乳头状瘤病毒发病率最高的国家。 它是子宫颈癌发生的风险因素。 然而，针对此类疾病的疫苗还未能被大量使用， 因为它太昂贵了。 因此基于这两个原因， 再加上纳米贴片自身的特点， 我们将纳米贴片带到巴布亚新几内亚， 并很快将会对其结果进行追踪。
12:37 做这样的一项事业不容易， 它非常具有挑战性， 但是世界上再没有其它事情让我们更想去做。 展望未来， 我想要跟你们分享一个预见: 在未来， 每年有1700万人口死于传染病 这一我们目前面临的残酷现实 将会永远被封存在历史当中。 这是由于我们拥有了 更有效、更强大的疫苗。 今天我站在你们面前， 站在这个针和注射器诞生、 并距今已有160年历史的地方， 向你们展示另一个颠覆疫苗领域的新技术， 那就是纳米贴片技术-- 它没有针头，不会带来疼痛， 无需冷藏，并能提升免疫原性。 谢谢！ (掌声)
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