Процесс заражения различными бактериями или вирусами часто происходит через слизистые поверхности, например лёгких, половых органов или желудочно-кишечного тракта. Чтобы помочь бороться с этими патогенами была разработана передняя линия обороны для слизистых поверхностей этих органов.

Существуют различные способы доставки вакцин. Например, в лёгкие вакцины можно доставлять с помощью аэрозоля. Но этот способ имеет недостатки, так как лёгкие часто выводят вакцину, доставленную таким образом до того, как она спровоцирует ответ иммунной системы.

Для того, чтобы вакцина достигла своего «места назначения» учёные разработали вид нанокапсул, которые предохраняют вакцину достаточное время для того, чтобы генерировать ответ иммунной системы.

Эти капсулы могут использоваться для доставки вакцин на различные слизистые поверхности, расположенные далеко от места прививки.

С помощью таких нановакцин можно будет успешно бороться с гриппом и другими вирусными инфекциями. Также они будут эффективны для профилактики венерических заболеваний, ВИЧ-инфекции, вируса простого герпеса или папилломы. Также рассматривается возможность использования нанокапсул для доставки противораковых вакцин.

Этот проект хорош тем, что в нём идентичная технология используется для борьбы как с раком, так и с инфекционными заболеваниями.
Только малая часть вакцин для слизистой была одобрена для лечения людей. Самым известным примером является полиомиелитная вакцина Сэбина, которая принимается перорально и усваивается через пищеварительный тракт, вакцина против гриппа существует в форме назального аэрозоля.

Для того, чтобы создать более эффективные способы доставки таких вакцин учёные решили использовать разработанные два года назад наночастицы. Фрагменты белков, из которых состоят вакцины, заключены в оболочки из нескольких липидных слоёв, которые химически «сшиты» между собой. Благодаря этой оболочке частицы «живут» дольше в теле человека, позволяя им сопротивляться распаду. Процесс использования наночастиц напоминает эволюцию от мыльного пузыря к резиновой шине, то есть химически более стойкому объекту.

С этой более крепкой упаковкой вакцина белка сохраняется в лёгких достаточно продолжительное время для активизации иммунных Т-клеток. В свою очередь активация Т-клеток - важный процесс в деятельности иммунной системы, который формирует память о частицах вакцины для того, чтобы сопротивляться инфекции в будущем.

Опробовав эту методику на мышах, учёные обнаружили, что антигены ВИЧ-заболевания или рака, инкапсулированные в наночастицы были приняты иммуноцитами более успешно, чем с помощью обычной вакцины, которая доставляется под кожу или в лёгкие без использования капсулирования наночастицами.

ВИЧ не инфицирует мышей таким образом, чтобы проверить иммунную реакцию, произведённую вакцинами. Поэтому мыши были инфицированы вирусом коровьей оспы, который был выращен для того, чтобы произвести белок ВИЧ, снабжённый вакциной.

Мыши, привитые с помощью наночастиц, смогли быстро локализовать вирус и препятствовать его проникновению в лёгкие. Обычно вирус коровьей оспы распространяется к яичникам вскоре после инфицирования. Однако учёные обнаружили, что вирус коровьей оспы не был обнаружен в яичниках мышей, привитых с помощью нановакцины. В это же время существенная концентрация инфицированных клеток была найдена у мышей, которые получали другие формы вакцины.

Мыши, которые получили нановакцину, потеряли немного в весе после инфекции, но потом полностью восстановились. Одновременно у мышей, вакцинированных обычным способом, был отмечен 100% летальный исход.
Прививка с помощью нанокапсул полностью блокировала общую инфекцию. Учёные также обнаружили, что память Т-клеток присутствовала и в отдалённых слизистых поверхностях, в том числе в пищеварительном тракте и в половых путях. Несмотря на успехи в экспериментах с мышами учёные до конца не выяснили, работает ли таким же образом этот механизм у людей.
Наночастицы также перспективны и для доставки противораковых вакцин, которые стимулирую собственную иммунную систему организма для уничтожения опухолей.

Для того, чтобы проверить это учёные имплантировали мышам опухоль меланомы, которая была выращена специально для того, чтобы выделить альбумин – белок, содержащийся в яичных белках. В результате было обнаружено, что мыши, получившие вакцину с помощью нанокапсул, полностью отторгли опухоль. У мышей, вакцинированных обычным способом, такого эффекта не наблюдалось. Дальнейшие исследования в этом направлении планируется проводить с более сложными видами опухолей.