事实证明，疫苗是现代医学中的游戏规则。但是战斗还没有结束，癌症，传染病和自身免疫疾病至今仍然困扰着人类。可能在2018年看到这场战争的临界点?

        想象一下，这个世界里的疫苗是无痛的，可以在舒适的家中应用，甚至可以根除传染病，如流感和艾滋病。

        想想专门针对癌细胞的免疫疗法，停止过敏，并防止器官排斥反应。

        作为外科和微生物学和免疫学教授的Jonathan S. Bromberg博士和Christopher M. Jewell博士说，实现这一飞跃的秘密可能在于创新的生物材料。生物工程系的Fischell系在马里兰大学的学院公园。

        在“免疫学趋势”杂志上撰文，Bromberg和Jewell带领我们踏上了迷人的生物材料世界，以及他们为使疫苗和免疫治疗发生革命性变革的潜力。

        什么是生物材料?

        美国国家生物医学成像和生物工程研究所(National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering)说，生物材料是任何类型的材料，不管是天然的还是合成的，都可以用于医学上“支持，增强或代替受损组织或生物功能”美国国立卫生研究院(NIH)。

        那是什么意思?生物材料可以欢迎各行各业。它们以玻璃，陶瓷，塑料，金属和胶原蛋白，明胶等生物材料的形式出现，甚至可以由细胞或器官制成。

        可以将生物材料制成大的结构，如髋关节，隐形眼镜或支架，以及较小的结构，包括缝合线和可溶性敷料。

        为了疫苗和免疫疗法的目的，生物材料具有能够在微观水平上发挥功能的优点。

        PROFS。Bromberg和Jewell继续解释：“一些广泛的生物材料包括：(i)由聚合物或脂质形成的纳米颗粒(NPs)和微粒(MPs)，可以结合或递送到免疫细胞;(ii)稳定的或用于植入的可降解支架;以及(iii)针对皮肤中免疫细胞的微针阵列等装置。

        虽然生物材料在现代医学的某些领域(如心脏瓣膜和植入物的形式)已经牢固确立，但它们是疫苗和免疫治疗领域的后来者。

        然而，教授。Jewell和Bromberg指出了他们的潜力：更好地控制疫苗释放的位置和速度，防止酶降解或胃酸等极端环境，以及控制免疫系统如何响应的方法。

        抗击传染病

        当我们想到疫苗时，可能会想到传染病。大多数现代疫苗含有两种元素：感染性微生物的一部分或其抗原之一，以及佐剂，它是激活免疫系统的物质。

        疫苗中最常用的佐剂是铝。但生物材料本身可能很快会成为下一代佐剂，而不仅仅是单纯的分娩男孩，因为它们本身可以引起免疫反应。

        在发展中的众多生物材料使这特别吸引人;可以使用每种特定材料的形状，大小和化学来微调期望的免疫应答。

        Jewell教授解释说：“现在我们有机会让运营商根据结构操纵免疫系统，为进行最有效的免疫应答提供了额外的途径。

        例如，用于在小鼠中传递HIV疫苗的纳米颗粒和脂质显示出改善的免疫应答，Bromberg和Jewell写道。

        “他们继续说：”最近进入诊所的另一个有前途的战略是使用微针交付疫苗成分。“

        顾名思义，微针是可用于渗透皮肤和传送疫苗的小针头。由于它们非常小，不能穿得很深，微针不会引起疼痛。

        即使在研究对象自己使用无痛微针贴片的情况下，使用可溶性微针在人类的第一次试验中递送针对流感病毒的疫苗也表明，该技术与标准流感疫苗获得了可比较的结果。

        作为教授。Bromberg和Jewell解释说：

        “这些进展可以改变疫苗的传输方式，以及在发展中地区获得有效的制剂。毫不奇怪，微针也正在探索作为艾滋病毒的疫苗。

        杀死癌细胞

        在癌症治疗中，治疗的目标是必不可少的。但是说起来容易做起来难。如何通过我们的许多器官和细胞类型来找到合适的疫苗?

        生物材料可以以多种方式帮助。

        它们可以用寻靶信号启动，如对癌细胞特异的分子。这将允许生物材料停靠在具有匹配分子的细胞上 - 像锁和钥匙 - 并提供化学疗法来杀死癌细胞。通过仅杀死靶肿瘤细胞，化疗的副作用可能显着降低。

        生物材料也可以利用人体自身抗癌细胞的能力。而且，通过将生物材料与免疫细胞(特别是识别癌细胞的T细胞)相结合，研究表明，有可能改善T细胞的天然抗肿瘤反应。

        同时，微针可用于将分子递送到皮肤中以引发局部T细胞群对抗恶性黑素瘤，这是最具侵袭性的皮肤癌形式。

        正如Bromberg教授所说：“这是一种思考如何，何时，何时提供免疫信号和抗原的全新方式，使您获得更好的免疫反应。”

        他补充说：“这使得在思考疫苗治疗和预防传染性疾病方面有了一些真正的范式转变，并且还有可能用于癌症的疫苗。”

        保持自身免疫力

        针对传染病和癌症的疫苗寻求利用促炎免疫应答。但相反的情况是由自身免疫引起的疾病，如多发性硬化(MS)，过敏和器官移植排斥反应。

        在这里，生物材料可以用来抑制或改变免疫系统的行为。

        在实验性MS模型中，生物材料已被用于递送自身抗原或抗原，其中只有具有自身免疫病症的人通常反应，以将免疫应答从攻击转变为耐受。在老鼠中，这导致了症状的改善。

        过敏丸治疗过敏已经很成熟。然而，许多形式的过敏免疫治疗需要频繁注射 - 初始阶段每周最多三次 - 可能需要几年时间才能完成。

        通过将活性物质封装在生物材料中，科学家们正在寻求创造治疗剂的缓释版本。这可以消除频繁拍摄的需要，也可以减少副作用，改善免疫系统的反应。Bromberg和Jewell写道。

        对于Bromberg教授来说，预防器官移植排斥的前景尤其有趣。免疫抑制剂的缓释制剂，特别设计用于控制器官移植后发生的炎症水平，在小鼠移植模型中显示出有希望的结果。

        2018年的疫苗和免疫治疗战

        “尽管疫苗和免疫疗法已经取得了一些进展，Bromberg和Jewell认为，“越来越需要更好地控制为防治感染，癌症和自身免疫而产生的免疫反应类型”。

        “尽管如此，生物材料可以更好地控制对抗原，佐剂或免疫调节剂的反应，并且可以用于将这些信号导向特定的组织或细胞群体，或修饰免疫细胞或病原体。