Trong hơn một thế kỷ, phần lớn vaccine được đưa vào cơ thể bằng kim tiêm và ống tiêm. Tuy nhiên, tương lai của tiêm chủng có thể không chỉ gắn với mũi tiêm truyền thống.
Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm nhiều cách đưa vaccine vào cơ thể, như: miếng dán trên da, thuốc xịt mũi, bột hít, viên uống hoặc thiết bị tiêm không kim. Những công nghệ này được kỳ vọng giúp vaccine dễ phân phối hơn, giảm cảm giác sợ tiêm, hạn chế rác thải y tế và tăng khả năng ngăn mầm bệnh ngay tại vị trí xâm nhập.
Dưới đây là 6 công nghệ có thể thay đổi cách con người tiêm chủng trong tương lai:
Miếng dán vaccine
Miếng dán vi kim, còn gọi là microarray patches (MAPs), là các miếng dán nhỏ có hàng trăm đến hàng nghìn đầu vi kim siêu nhỏ. Khi dán lên da, các vi kim này đưa vaccine vào lớp da phía trên, nơi có nhiều tế bào miễn dịch.
Thành phần vaccine được làm khô và gắn trong các đầu vi kim, miếng dán thường nhỏ, nhẹ, dễ vận chuyển hơn vaccine dạng lỏng. Công nghệ này cũng có thể giúp vaccine ổn định hơn trước thay đổi nhiệt độ, giảm phụ thuộc vào dây chuyền lạnh.
Miếng dán vaccine có thể đặc biệt hữu ích ở những khu vực thiếu nhân viên y tế, khó bảo quản vaccine lạnh hoặc triển khai chiến dịch tiêm chủng diện rộng. Một số loại có thể dễ sử dụng hơn tiêm truyền thống, thậm chí mở ra khả năng tự dán trong một số bối cảnh phù hợp.
Liên minh Vaccine Innovation Prioritisation Strategy, gồm Gavi, WHO, UNICEF, PATH và Gates Foundation, đã xác định 11 loại miếng dán vaccine có tiềm năng tác động lớn ở các nước thu nhập thấp, trong đó có vaccine sởi - rubella, viêm gan B liều sơ sinh, lao và HPV. Một miếng dán vaccine sởi - rubella do CDC Mỹ và Viện Công nghệ Georgia phát triển cũng cho kết quả khả quan trong thử nghiệm tại Gambia.
Minh họa miếng dán vaccine. Ảnh: Vaxxas
Vaccine xịt mũi và dạng hít
Vaccine đường hô hấp được thiết kế để chặn mầm bệnh ngay tại nơi nhiều virus, vi khuẩn thường xâm nhập đầu tiên: mũi, đường thở và phổi.
Khác với vaccine tiêm chủ yếu tạo đáp ứng miễn dịch trong máu, vaccine xịt mũi hoặc dạng hít kích thích miễn dịch tại niêm mạc, tức lớp lót ẩm ở mũi, miệng, họng, đường thở và phổi. Cơ chế này có thể giúp cơ thể tạo kháng thể IgA, góp phần chặn virus trước khi chúng xâm nhập tế bào.
Ngoài giảm nguy cơ mắc bệnh cho người được tiêm, vaccine hô hấp còn được kỳ vọng hạn chế lây truyền. Khi miễn dịch được tạo trực tiếp ở đường thở, virus có thể nhân lên ít hơn, thời gian đào thải virus ngắn hơn và nguy cơ lây cho người khác giảm.
Công nghệ này được chú ý nhiều hơn sau đại dịch Covid-19. Vaccine tiêm giúp giảm bệnh nặng hiệu quả, nhưng hạn chế hơn trong việc ngăn lây nhiễm. Hiện các nhà khoa học đang phát triển vaccine đường hô hấp cho cúm, Covid-19, RSV và lao. Trong đó, xịt mũi có thể phù hợp với virus gây bệnh ở đường hô hấp trên, còn dạng khí dung hít vào có thể kích thích miễn dịch sâu hơn trong phổi.
Vaccine dạng uống
Vaccine uống không phải công nghệ mới. Vaccine bại liệt đường uống đã giúp hàng tỷ trẻ em được bảo vệ từ thập niên 1960. Sau đó, vaccine uống cũng được phát triển cho tả, rotavirus và thương hàn.
Tương tự vaccine đường hô hấp, vaccine uống hướng tới miễn dịch niêm mạc, nhưng tại đường ruột. Đây là nơi có diện tích bề mặt lớn và tập trung nhiều tế bào miễn dịch.
Ưu điểm của vaccine uống là có thể giảm nhu cầu về nhân viên y tế được đào tạo tiêm chủng và bảo quản lạnh nghiêm ngặt. Điều này giúp đơn giản hóa phân phối vaccine và giảm chi phí trong các chiến dịch tiêm chủng lớn.
Các nhà khoa học đang phát triển thế hệ vaccine uống mới cho nhiều tác nhân như norovirus, HPV, Epstein-Barr, Covid-19 và cúm. Ngoài dạng lỏng, hướng nghiên cứu còn bao gồm viên nang, viên uống và vaccine ăn được, trong đó các loại cây như rau diếp, cà chua hoặc gạo được biến đổi để tạo kháng nguyên vaccine trong mô thực vật.
Thách thức lớn là hệ tiêu hóa vốn có nhiệm vụ phân giải vật chất lạ. Vì vậy, thành phần vaccine phải vượt qua axit dạ dày và enzyme tiêu hóa để đến được tế bào miễn dịch trong ruột. Các nhà khoa học đang thử lớp bao bảo vệ chỉ tan khi tới ruột, vi khuẩn hoặc nấm men biến đổi, cùng hệ vận chuyển bằng hạt nano.
Tiêm không cần kim
Thiết bị tiêm không kim không dùng mũi kim xuyên qua da. Thay vào đó, công nghệ này dùng luồng chất lỏng áp lực cao, rất hẹp, để đẩy vaccine xuyên qua bề mặt da.
Portal Instruments, startup từ MIT, đã thương mại hóa thiết bị tiêm thông minh không kim, giúp giảm đau và lo lắng, rút ngắn thời gian tiêm và tăng tuân thủ điều trị. Ảnh: Portal Instruments
Vaccine có thể được đưa vào lớp thượng bì, trung bì giàu tế bào miễn dịch, hoặc sâu hơn vào mô mỡ, cơ. Cách này có thể giảm nỗi sợ kim tiêm, hạn chế chấn thương do kim đâm ở nhân viên y tế và đơn giản hóa xử lý rác thải sắc nhọn.
Hiện mới có một số sản phẩm vaccine tiêm không kim được phê duyệt nhưng các thử nghiệm đang mở rộng với vaccine cúm, HPV, HIV và Covid-19.
Tuy nhiên, công nghệ này vẫn có thách thức. Thành phần vaccine phải ổn định dưới áp lực cao, trong khi một số nền tảng như mRNA hoặc protein có thể nhạy cảm với nhiệt và áp lực. Thiết bị cũng cần kiểm soát chính xác độ sâu đưa vaccine vào da, vì quá nông có thể tạo đáp ứng miễn dịch yếu, còn quá sâu có thể gây tổn thương mô.
Các nhà nghiên cứu đang phát triển chất phụ gia, kỹ thuật đông khô và thiết bị "thông minh" có cảm biến áp lực để điều chỉnh lực tiêm theo thời gian thực.
Mũi tiêm hỗ trợ bằng xung điện
Không phải công nghệ mới nào cũng nhằm thay thế kim tiêm. Một số hướng nghiên cứu tập trung làm cho vaccine tiêm truyền thống hiệu quả hơn.
Vaccine DNA là một ví dụ. Tương tự vaccine mRNA, vaccine DNA đưa "hướng dẫn di truyền" vào cơ thể, giúp tế bào tự tạo protein của virus hoặc vi khuẩn để hệ miễn dịch học cách nhận diện. DNA bền hơn RNA về mặt vật lý, nên vaccine DNA có tiềm năng dễ bảo quản, vận chuyển và phù hợp với các công nghệ như tiêm phản lực hoặc dạng khô.
Khó khăn là cần đưa đủ DNA vào trong tế bào để tạo đáp ứng miễn dịch mạnh. Công nghệ điện xung, hay electroporation, có thể hỗ trợ việc này. Sau khi tiêm vaccine, thiết bị tạo các xung điện ngắn để tạm thời mở lỗ nhỏ trên màng tế bào, giúp DNA đi vào dễ hơn.
Các nhà khoa học kỳ vọng cách này giúp vaccine DNA hiệu quả hơn và giảm lượng vaccine cần dùng mỗi liều, từ đó kéo dài nguồn cung trong các đợt bùng phát dịch. Dù vậy, việc cần thêm thiết bị chuyên dụng có thể khiến triển khai quy mô lớn phức tạp hơn.
Vaccine khô
Vaccine khô là công nghệ nền tảng cho nhiều hướng đổi mới kể trên. Mục tiêu là tạo ra vaccine ít phụ thuộc vào bảo quản lạnh nhưng vẫn giữ hiệu quả.
Một ví dụ đã có từ lâu là vaccine sốt vàng, được sản xuất dưới dạng đông khô và pha lại trước khi tiêm. Hiện nay, các nhà khoa học muốn phát triển thế hệ vaccine khô mới có thể ổn định ở nhiệt độ cao hơn trong thời gian dài hơn và dùng được qua nhiều đường đưa vào cơ thể.
So với vaccine lỏng, vaccine khô thường nhỏ, nhẹ, dễ vận chuyển và bảo quản hơn, đặc biệt ở các nước thu nhập thấp hoặc trong bối cảnh bùng phát dịch, nơi hệ thống lạnh không ổn định.
Các công nghệ đang được nghiên cứu gồm vaccine đông khô, hạt sấy phun và màng mỏng có thể hòa tan. Những dạng này có thể tích hợp vào miếng dán vi kim, hít vào phổi, xịt vào mũi hoặc uống dưới dạng viên nang, viên nén.
Thách thức là quá trình làm khô có thể làm hỏng hoạt chất vaccine, nhất là những nền tảng nhạy cảm như mRNA. Để khắc phục, các nhà khoa học đang thử đường bảo vệ, polymer và hạt nano nhằm ổn định thành phần vaccine theo thời gian.
Các công nghệ mới chưa thể thay thế hoàn toàn kim tiêm trong thời gian ngắn. Tuy nhiên, chúng mở ra nhiều lựa chọn linh hoạt hơn cho tiêm chủng, dặc biệt tại các khu vực khó tiếp cận y tế, thiếu nhân lực, hạn chế bảo quản lạnh hoặc cần triển khai vaccine nhanh trong dịch bệnh.
Nếu thành công, vaccine tương lai có thể không chỉ là một mũi tiêm tại phòng khám, mà có thể là miếng dán trên da, thuốc xịt mũi, viên uống, bột hít hoặc vaccine khô dễ vận chuyển. Điều này có thể giúp việc phòng bệnh trở nên bớt đau, thuận tiện và tiếp cận được nhiều người hơn.
(Theo Gavi)
