用量子点染料将医疗记录存储在皮肤表面下方

麻省理工学院工程师已经开发了一种方法来储存皮肤下的医疗信息，使用染色斑块的量子点染料以及疫苗通过微针贴片。可以使用特殊适应的智能手机稍后阅读裸眼不可见的染料。

每年，缺乏疫苗接种导致约150万可预防的死亡，主要是在发展中国家。在这些国家的疫苗接种活动中使疫苗接种活动更加困难的一个因素是存储医疗记录的基础设施很少，因此通常没有简单的方法来确定需要特定的疫苗。

麻省理工学院研究人员现在已经开发了一种新颖的方式来记录患者的疫苗接种历史：将数据置于染色眼图案中，以肉眼无形，同时在皮肤下递送作为疫苗。

“在纸张疫苗接种卡往往丢失或根本不存在的地区，电子数据库是闻所未闻的，这项技术可以实现患者疫苗接种历史的快速和匿名检测，以确保每个孩子都接种疫苗，”Kevin Mchugh说，现在是赖斯大学生物工业助理教授的前麻省理工学院博士博士。

研究人员表明，它们的新染料由称为量子点的纳米晶体组成，可以在皮肤下留下至少五年，在那里它发出近红外光，可以通过特殊配备的智能手机检测。

麦克古和前参观科学家利宏静是该研究的主要作者，该研究于2019年12月18日发表于科学翻译医学。MIT Koch综合癌症研究所的研究科学家Ana Jaklenec和MIT的大卫H. Koch Institute教授的Robert Langer是该论文的高级作者。

一个看不见的记录

几年前，麻省理工学院团队首先要设计一种以不需要集中式数据库或其他基础架构的方式录制疫苗接种信息的方法。许多疫苗，例如麻疹，腮腺炎和风疹（MMR）的疫苗，需要以某些间隔间隔开多剂量;如果没有准确的记录，孩子们可能不会收到所有必要的剂量。

“为了防止大多数病原体，需要多次疫苗，”Jaklenec说。“在发展中国家的某些地区，这样做可能是非常具有挑战性的，因为缺乏关于谁接种疫苗的数据以及他们是否需要额外的镜头。”

为了创造一个“患者”分散的医疗记录，研究人员开发了一种新型的铜基量子点，其在近红外光谱中发光。点直径仅为4纳米，但它们封装在生物相容性微粒中，其形成直径约20微米的球体。在注射后，这种封装允许染料在皮肤下保持到位。

研究人员设计了他们的染料，可以通过微针贴片而不是传统的注射器和针。现在正在开发这些贴剂以递送麻疹，风疹和其他疾病的疫苗，并且研究人员表明它们的染料可以容易地掺入这些贴片中。

本研究中使用的微针由可溶解的糖和称为PVA的聚合物的混合物制成，以及量子点染料和疫苗。当贴片施加到皮肤上时，微针长度为1.5毫米，部分溶解，在大约两分钟内释放其有效载荷。

通过选择性地将微粒加载到微孔中，贴剂在皮肤上递送图案，该样式是肉眼看不见的，但可以用智能手机扫描，智能手机除去红外过滤器。可以自定义修补程序以压印与交付的疫苗类型对应的不同模式。

“有一天有一天可以为这种”无形“方法可以创造数据存储，生物传感和疫苗应用的新可能性，这些应用程序可以改善医疗服务如何提供，特别是在发展中国家，”Langer说。

有效免疫

使用人体尸体皮肤的测试表明，在长达五年的模拟阳光暴露后，可以通过智能手机相机检测量子点图案。

研究人员还使用将量子点与脊髓灰质疫苗一起传递给脊髓灰质点的微针贴片，在大鼠中测试了这种疫苗接种策略。他们发现这些大鼠产生了类似于接受传统注射脊髓灰质炎疫苗的大鼠的响应的免疫应答。

“该研究证实，将疫苗与染料中的染料掺入微针贴片不影响疫苗的功效或我们检测染料的能力，”Jaklenec说。

研究人员现在计划在非洲发展中国家调查医疗保健工作者，以获得实施这种类型的疫苗接种记录保存的最佳方法。它们还在努力扩展可以以单个模式编码的数据量，允许它们包括诸如疫苗管理日期的信息和疫苗批次的批次数量。

研究人员认为，通过这种方式可以使用量子点来安全地使用，因为它们被包封在生物相容性聚合物中，但他们计划在患者测试之前进行进一步的安全性研究。

“医疗记录的存储，访问和控制是一个具有许多可能方法的重要课题，”格鲁吉亚科技椅子，化学和生物分子工程椅子说，佐治亚理工学院没有参与研究。“本研究提出了一种新的方法，其中医疗记录的患者在患者皮肤内的患者以微创和优雅的方式储存和控制。”

参考：“通过微针贴片的近红外量子点送到皮肤上的生物相容性近红外量子点”通过Kevin J. MChugh，Lihong Jing，Sean Y. Sean Y. Severt，Mache Cruz，Morteza Sarmadi，Hapuarachchige Surangi N.Jayawardena，Collin F. Perkinson，Fridrik Larusson ，Sviatlana Rose，Stephanie Tomasic，Tyler Graf，Stephany Y. Tzeng，James L. Sugarman，Daniel Vlasic，Matthew Peters，Nels Peterson，Lowell Wood，Wen Tang，Jihyeon Yeom，Joe Collins，Philip A. Welkhoff，Ari Karchin，Megan TSE，Mingyuan Gao，Moungi G. Bawendi，Robert Langer和Ana Jaklenec，2019年12月18日，科学翻译Medicine.doi：
10.1126 / scitranslmed.aay7162

该研究由条例草案和Melinda Gates基金会和国家癌症研究所的Koch Institute支持（核心）批准资助。本文的其他作者包括肖恩斯舍舍·克鲁斯，Morteza Sarmadi，Hapuarachchige Surangi Jayawardena，Collin Perkinson，Fridrik Larusson，Sviatlana Rose，Stephanie Tomasic，Tyler Graf，Stephany Tzeng，James Sugarman，Daniel Vlasic，Matthew Peters，Nels Peterson，Nels Peterson，Lowell木材，温唐，吉翁yeom，乔柯林斯，菲利普韦尔克霍夫，阿里Karchin，Megan TSE，Mingyuan Gao和Moungi Bawendi。