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疫苗是对抗疾病的重要工具。尽管最近在疫苗开发方面取得了突破性的成功，但仍未满足疫苗治疗众多致命状况的需求结核病和艾滋病毒。常规疫苗（活衰减的病原体和灭活病原体）和亚基疫苗虽然广泛使用，但仍面临诸如有限的免疫原性和病原性毒力的挑战。应对这些挑战的创新策略可以打开疫苗技术的新时代。
基于纳米颗粒的疫苗已成为常规和亚基疫苗的潜在替代品。本文探讨了纳米颗粒的各种特性和优势，这些纳米颗粒允许设计具有增强抗原表现和强烈免疫原性的疫苗。
基于纳米颗粒的疫苗 - 了解基础知识
纳米技术涉及大约在1-100 nm之间的纳米级物质的制造和操纵。 基于纳米颗粒的疫苗 可以说是下一代疫苗技术，因为它们与传统方法相比提供了许多优势，这主要是因为它们的大小：纳米颗粒和病毒以相同的长度规模运行。 Mariusz Skwarczynski 昆士兰州大学的高级研究员说：“所有商业化的SARS疫苗实际上都是纳米颗粒。病毒载体或病毒本身是天然存在的纳米颗粒。 由于与病毒的大小相似，因此免疫系统很容易识别纳米颗粒。”
基于纳米颗粒的疫苗可以是 发达 通过将病毒抗原连接在纳米颗粒表面上，“装饰”它们。抗原在纳米颗粒表面的附着可以使病毒抗原以几乎相同的方式表现出病毒抗原到人体的免疫系统。另一种方法是将疫苗成分封装在纳米颗粒的核心内，这允许在保护抗原免受降解时安全地递送。
充当佐剂的纳米颗粒可以增加附着的抗原的抗原性，并能够 模仿 该病毒并因此充当抗原本身。纳米颗粒可以诱导先天和适应性免疫反应。 Nirmal Marasini 伍尔科克医学研究所（Woolcock）医学研究所的后研究研究员解释说：“纳米材料通过在靶向免疫细胞的风险旅程中保留疫苗的完整性来增强疫苗的免疫原性。它们增强了免疫细胞识别的抗原识别，提供了额外的危险信号，并唤起了对施用的抗原的所需免疫反应。”
与纳米颗粒相关的高度特异性表面积和纳米级尺寸使其适合用作抗原载体，最终增强了抗原加工和表现。这些特性使抗原的受控释放和有效的细胞靶向。
加速病毒感染和治疗剂的研究
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为疫苗设计纳米颗粒
材料科学的进步使 设计 具有显着理化特性的纳米颗粒疫苗的疫苗。可以调整并调节纳米颗粒的大小，表面化学，形状，溶解度和亲水性，以制备具有所需的生物学特性的疫苗。在这些特性中，大小尤其重要，因为它决定了纳米颗粒诱导免疫反应的能力。粒子的大小也 影响 细胞摄取机制。
药代动力学参数，释放速率，生物降解性和生物相容性取决于纳米颗粒的组成。基于他们 成分 ，纳米颗粒可以分类为有机或无机粒子。有机纳米颗粒包括聚合物胶束，病毒样颗粒，脂质体，树突聚合物和碳纳米材料。有机纳米颗粒具有生物相容性，可生物降解且无毒。金纳米颗粒，金属氧化物和介孔二氧化硅纳米颗粒是无机纳米颗粒。与有机纳米颗粒相比，无机纳米颗粒具有提高的稳定性，增强的渗透性和启用高药物负荷和触发释放曲线。
纳米颗粒的使用如何改善疫苗功效？
使用纳米材料作为平台技术可以帮助制造商提高疫苗功效。Skwarczynski解释说：“纳米颗粒被抗原呈递细胞（APC）优先吸收，这些细胞是负责识别病原体侵袭（或疫苗存在）和激活免疫反应的细胞。APC的吸收是驱动尺寸的 - 通常更容易摄入较小的纳米颗粒，因此触发更强的免疫反应。较大的纳米/微粒可以形成仓库效应，换句话说，抗原（颗粒）停留在注射部位，在该部位缓慢释放到周围区域（模仿局部感染）。”
纳米颗粒保护包裹的抗原免受酶促降解。Skwarczynski说：“即使在纳米颗粒的表面上呈现，纳米颗粒表面上抗原的致密堆积也可以轻松进入酶。”此外，小纳米颗粒疫苗可以容易进入淋巴系统并到达淋巴结，这是免疫反应的重要中心。
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口服疫苗开发中的纳米颗粒
口服疫苗能够在粘膜水平上诱导免疫反应，这是几种病原体的第一个感染部位，除了触发全身免疫反应。这些因素，加上与患者的依从性增加相关的因素 口服疫苗 ， 制作 他们 与基于针的疫苗相比，这是一个有吸引力的选择。但是，他们的成功发展具有挑战性。马拉西尼解释说：“口服疫苗发展的主要挑战是确保其在胃肠道敌对环境中的稳定性（胃的酸性pH和蛋白水解酶的存在）。在整个肠膜上有效运输疫苗仍然是一个同样具有挑战性的问题。”
纳米颗粒由于其独特的特性而被视为解决此类挑战的可行解决方案。“当疫苗掺入纳米颗粒中时，可以增强疫苗针对胃肠道降解的稳定性，并有效地在整个肠膜上转移。然后，它们可用于免疫细胞进行进一步加工。” Marasini补充说。
通过纳米技术进入光明的未来
纳米颗粒疫苗将凭借其独特的特性，为提高疫苗功效提供了新的机会。但是，仍然存在挑战。需要高通量制造方法和扩大技术。通过制造过程传播的异质性的挑战可以增加质量控制的成本。从实验室到市场的技术转移也是需要克服的挑战。
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