Plasmid DNA vaccination via microneedles (MNs) to the skin represents potential therapeutics for the clinical treatment of viral diseases and for intradermal genetic immunization. In this study, we investigated DNA vaccination against Severe fever with thrombocytopenia syndrome virus (SFTSV) delivered by nano-patterned microneedles (nMNs) for improving conventional MNs vaccination. Since, DNA vaccination via MNs has major weak points such as poor coating efficiency and immunogenicity etc, additional boosting strategy is necessary. Therefore, we constructed nano-patterned microneedles for improving the affinity of stainless steel of nMNs and plasmid DNA vaccine. The results showed that nMNs have improved DNA vaccine loading capacity, as its surface have improved surface hydrophilicity with increased surface/volume ratio. The cytocompatibility analysis also showed higher cell proliferation with the nMNs. Also, the novel nMNs could be highly beneficial for enhancing intradermal delivery of DNA vaccine across the skin barriers. Finally, the mice group vaccinated with SFTSV DNA vaccine via nMNs generated higher level of humoral and cellular immune responses than those via original MNs.
최근 마이크로니들은 피내 약물전달의 기법으로서 그 가치가 각광받고 있다. 마이크로 니들은 기존의 피하주사와 비교하여 여러가지 우수한 특성을 가지며 이를 이용한 백신 전달 역시 많은 관심을 받고 있는 분야이다. DNA 백신은 3세대 백신으로서 기존의 바이러스 백신보다 안정성, 용이성 등의 장점을 지니고 있으며, 최신 연구에 따르면 마이크로니들을 이용한 피내 전달이 가능하다는 것으로 알려져 있다. 하지만 여전히 상대적으로 기대보다 낮은 면역 반응이 유도되거나 여러 번의 투여가 필요하다는 단점이 있다. 이를 개선하기 위하여 본 연구에서는 기존의 마이크로니들에 수산화나트륨 용액과 크롬을 이용한 열수처리를 하여 스테인리스강 재질인 표면에 나노 구조를 형성하였다. 만들어진 나노 구조는 기존의 마이크로니들의 특성을 크게 개선시키게 되었다. 첫 번째로 MTT 분석을 통해 피내의 섬유세포와의 친화성이 증가되었으며 세포 염색 분석을 통해 세포의 형태를 분석하여 이를 증명하였다. 다음으로 마이크로니들의 친수성 정도를 물방울과의 접촉각을 측정하여 확인하였고 기존의 특성인 소수성이 개선된 것을 확인하였다. 이와 일관된 결과로 마이크로니들 표면 위에 DNA가 효율적으로 코팅되는 것을 확인하였다. 또한 약물을 주입하는 경로인 피내에서 DNA의 전달이 증진 되는 것을 확인 하였다. 추가적으로 마이크로니들 위에 코팅 되었던 DNA가 활성을 잃지 않는다는 것을 증명하였다. 이러한 결과를 토대로 SFTVS DNA 백신을 이용하여 동물실험을 진행하였고 기존의 마이크로니들 DNA 백신 시스템과 비교하여 면역반응이 우수해지는 결과를 얻을 수 있었다. 본 학위논문에서는 나노 구조가 형성된 마이크로니들의 증진된 여러 특성에 대해 고찰하는데, 기본적으로 세포와의 친화성, 개선된 친수성을 통한 DNA의 코팅효율, DNA의 증진된 피내 전달, 개선된 DNA 백신의 면역반응 등을 다루고자 한다.
