Mengenal Sistem Penghantaran Vaksin Terbaru : Microneedle Berbasis Polimer Biodegradable

Majalah Farmasetika – Bioavailabilitas yang buruk masih menjadi masalah utama untuk banyak obat dan vaksin yang diberikan melalui rute oral karena kelarutannya yang rendah, degradasi oleh lingkungan asam lambung atau oleh enzim proteolitik saluran pencernaan (GIT). Selain itu, tantangan kristis dalam pengembangan vaksin adalah mengembangkan vaksin dengan potensi yang meningkat tetapi dengan toksisitas minimal. Polimer biodegradable muncul menjadi jawaban dari permasalahan yang terjadi sebagai bahan polimer yang menjanjikan dalam pengiriman obat dan vaksinasi karena sifatnya yang menarik seperti biokompatibilitas, biodegradabilitas, dan toksisitas minimal.

Selain itu, Ketakutan akan jarum suntik yang menyakitkan adalah salah satu alasan utama kebanyakan orang menghindari vaksinasi sehingga rute vaksinasi transdermal menggunakan microneedles biodegradable adalah bidang penelitian dan aplikasi yang terus diteliti dan berkembang pesat sebagai pengembangan metode vaksinasi alternatif tanpa rasa sakit menggunakan jarum berukuran mikro.

Teknologi Microneedles

Teknologi microneedle menggunakan jarum berukuran mikron untuk membuat saluran mikro dan menembus ke dalam stratum korneum kulit. Microneedle dapat menghantarkan partikel kecil tanpa memberikan rasa sakit. Sehingga efektivitas vaksin meningkat dan dosis yang dibutuhkan tidak terlalu besar. Bentuk jarumnya yang kecil, memungkinkan penetrasi microneedle tanpa memberikan rasa sakit karena jarum tersebut tidak mencapai ujung saraf yang peka terhadap nyeri, yaitu pada lapisan dermis. Pengiriman obat dan vaksin melalui jalur transdermal merupakan jalur alternatif untuk hipodermik dan oral. Jalur transdermal merupakan teknik pengiriman obat yang terjangkau, non-invasif, tanpa rasa sakit dan sederhana.

Penggunaan Microneedle pada Vaksin

Penelitian terkait microneedle dalam sistem penghantaran vaksin terus dilakukan secara massif sehingga perkembangan teknik ini berkembang semakin pesat. Microneedle dalam vaksinasi memberikan banyak keuntungan dibandingkan dengan rute vaksinasi konventional seperti intramuscular dan subkutan. Penggunaan microneedle dengan plester menawarkan keuntungan menghindari penyimpanan rantai dingin dan fleksibilitas yang lebih mudah serta pelepasan lambat merupakan salah satu keuntungan dari penggunaan microneedle. Antigen vaksin dalam microneedles dapat dibuat dalam bentuk larutan atau suspensi, dikemas dalam nano atau mikropartikel, dan berbasis asam nukleat. masa depan vaksin berbasis jarum mikro terlihat menjanjikan, mengatasi beberapa keterbatasan seperti dosis yang tidak memadai, stabilitas dan sterilitas akan mengarah pada keberhasilan penggunaan jarum mikro untuk pengiriman vaksin.

Microneedle Polimer Biodegradable dalam Vaccine Delivery System

Polimer biodegradable berfungsi sebagai dasar pengembangan vaksin berbasis Ag profilaksis atau berbasis asam nukleat. Penggunaan biodegradable dalam mikroneedle vaksin bertujuan untuk meningkatkan keamanan salah satunya dalam pembuatan jarum microneedle, dimana jarum mikro biodegradable yang mungkin tidak sengaja putus di kulit dan akhirnya menghilang. Polimer biodegradable juga dapat digunakan sebagai pembawa dimana Ags akan dikemas dalam microneedles polimer dan setelah penyisipan ke dalam kulit, polimer dapat melarut dalam waktu singkat, sehingga dapat cepat melepaskan vaksin ke dalam aliran darah.

Polimer biodegradable yang digunakan dalam penghantaran vaksin terdiri dari dua jenis polimer, yaitu polimer biodegradable sintesis dan natural. Polimer biodegradable sintesis terdiri dari polilaktida, poliglikolida, poli(asam laktat-co-glikolat) (PLGA), dan polikaprolakton (PCL); polifosfazen; dan polianhidrida. Polimer sintetik biodegradable yang umum digunakan dalam aplikasi biomedis diantaranya adalah poliester alifatik seperti poli (asam laktat) (PLA), PLGA, dan PCL, serta kopolimernya yang telah diteliti dan terbukti efektif sebagai vaccine carriers. Polimer sintetis memiliki profil biokompatibilitas dan keamanan yang sangat baik dan telah disetujui oleh AS. Foodand Drug Administration (USFDA) dan European Medicines Agency untuk digunakan dalam aplikasi biomedis.

Polimer biodegradable atau biopolimer alami menarik perhatian dan telah banyak diteliti sebagai sistem pengiriman terkontrol untuk peptida, protein, dan DNA Ags. Biopolimer alami yang banyak digunakan diantaranya kitosan, β-glucans, dextran, dan mannan. biopolimer alami biokompatibel dengan toksisitas minimal, menjadikannya kandidat ideal untuk pengembangan vaksin modern. Nanovaksin berbasis biopolimer alami dapat dibuat dengan metode sederhana seperti perpindahan pelarut, kompleksasi, dan gelasi ionik, yang mengurangi penggunaan pelarut organik, sehingga meningkatkan stabilitas biomolekul. Pemilihan biopolymer alami dalam pengembangan vaksin, harus memperhatikan beberapa persyaratan kristis, diantaranya harus memiliki kemurnian tinggi dan aman untuk digunakan manusia.

Contoh Penggunaan Biopolimer dalam Vaccine Delivery System

Beberapa contoh vaksin yang menggunakan microneedle polimer biodegradable sebagai sistem pembawa diantaranya adalah vaksin difteri, dimana vaksin difteri ini menggunakan kitosan sebagai polimer pembawa. Pada penelitian vaksin difteri Vaksinasi transkutan dengan microneedle campuran N-trimethyl chitosan dan toksin difteri menunjukkan respon igG 8 kali lebih banyak.

Asam hialuronat adalah polimer biodegradable lain yang banyak digunakan untuk formulasi melarutkan jarum mikro untuk pengiriman vaksin untuk penyakit menular dan imunoterapi kanker. Sistem jarum mikro yang terdiri dari poli (asam laktat-co-glikolat) digunakan untuk menyiapkan inti dan cangkang vaksin menggunakan teknik pencetakan mikro. Sistem ini digunakan untuk memberikan vaksin Prevnar-13 yang disetujui secara klinis melawan bakteri Streptococcus pneumoniae. Diamati bahwa vaksin microneedle mampu menginduksi respon imun sebanding dengan yang diperoleh pada beberapa suntikan subkutan.

Kesimpulan

Microneedle polimer biodegradable dapat menjadi jawaban dari permasalahan dalam sistem penghantaran vaksin selama ini. Teknologi mikroneedle menawarkan beberapa keuntungan dibandingkan vaksinasi konvensional seperti mengatasi beberapa keterbatasan seperti tidak meberikan rasa sakit dan meningkatkan fleksibilitas, selain itu penggunaan biopolimer menambah keuntungan yakni memiliki sifat yang menarik yakni biokompatibilitas, biodegradabilitas, dan toksisitas minimal. Vaksinasi berbasis jarum mikro dengan polimer biodegradable dapat memainkan peran sentral dalam cara pemberian vaksin di masa depan.

Daftar Pustaka

Bosea, Rajendran JC,b,1 , Minwoo Kima,1 , Ji Hyun Changa , Ramasamy Paulmuruganb , James J. Moonc , Won-Gun Kohd , Soo-Hong Leee, *, Hansoo Park. 2019. Biodegradable polymers for modern vaccine development. Journal of Industrial and Engineering Chemistry 77 (2019) 12–24

Jana, Pradip; Shyam, Mousumi; Singh, Sneha; Jayaprakash, Venkatesan; Dev, Abhimanyu (2020). Biodegradable Polymers in Drug Delivery and Oral Vaccination. European Polymer Journal, (), 110155–. doi:10.1016/j.eurpolymj.2020.110155

Jitendra Gupta, Reena Gupta, and Vanshita. 2021. Microneedle Technology: An Insight into Recent Advancements and Future Trends in Drug and Vaccine Delivery. ASSAY and Drug Development Technologies..97-114.http://doi.org/10.1089/adt.2020.1022

Jung-Hwan Park, Mark G. Allen, Mark R. Prausnitz, 2005. Biodegradable polymer microneedles: Fabrication, mechanics and transdermal drug delivery, Journal of Controlled Release, Volume 104, Issue 1,

Menon, Ipshita, Priyal Bagwe, Keegan B. Gomes, Lotika Bajaj, Rikhav Gala, Mohammad N. Uddin, Martin J. D’Souza, and Susu M. Zughaier. 2021. “Microneedles: A New Generation Vaccine Delivery System” Micromachines 12, no. 4: 435. https://doi.org/10.3390/mi12040435

Shafa, Amilia dan Sriwidodo. 2020. Microneedle: Teknologi Baru Penghantar Vaksin COVID-19. Majalah Farmasetika 6 (1) 2021, 89-103