將疫苗接種時程整合進微型貼片
一款在大鼠身上測試的貼片，可按預先設定的間隔施打肺炎鏈球菌疫苗 Prevnar-13，間隔從數天到一個多月不等。實驗動物產生的免疫反應與接受多次注射的動物相近，並在致命的細菌感染挑戰中存活。這項研究由越南科學家阮德成主導，他在康乃狄克大學從事的研究已吸引數百萬美元資金，致力開發完成任務後可在體內分解的醫療裝置。
目錄
阮德成在科學出版品中以 Thanh D. Nguyen 為名，現任副教授，研究領域涵蓋機械工程、生物醫學工程與材料科學。他的研究計畫包括疫苗貼片、協助受損骨骼癒合的結構，以及可生物分解、旨在協助化療藥物抵達腦瘤的超音波裝置。
康乃狄克大學表示，阮德成自2016年加入以來，已為校方爭取到2,500萬美元研究經費。截至2024年10月公開的經費數據包括：來自美國國家衛生研究院（NIH）四項 R01 計畫的逾950萬美元，以及比爾暨梅琳達蓋茲基金會核准的兩項補助，共660萬美元。
這些看似不同的醫療問題，背後有個共同概念：打造能攜帶藥物、產生電訊號或發出超音波的材料，之後讓它在體內分解。對病患而言，預期效益包括減少接種疫苗的回診次數，以及免去手術取出植入物。
目前最詳盡的已發表證據來自疫苗貼片研究。阮德成是這項微針疫苗研究的通訊作者，研究於2020年11月23日在《Nature Biomedical Engineering》線上刊出，並收錄於該刊2021年卷期。研究在大鼠身上測試這項技術；用於人類常規接種仍是未來的開發目標。
從峴港到康乃狄克的實驗室
阮德成1984年出生於越南中部峴港。他曾就讀黎貴惇資優高中物理班，之後進入河內百科大學工程物理系資優工程學程。
他於2007年畢業，2008年獲越南教育基金會獎學金，前往普林斯頓大學攻讀博士學位。他於2013年取得博士學位，之後在麻省理工學院擔任博士後研究員。
他的學術生涯從力學與航太工程，逐步轉向生物醫學科技。2016年加入康乃狄克大學機械工程系與生物醫學工程系後，他成立實驗室，研究生物材料、藥物、疫苗、再生醫學與微型醫療裝置。他於2022年升任副教授。
以下幾個日期記錄了相關研究的發展：
- 2017年：阮德成獲頒 NIH Trailblazer Award，表揚年輕研究人員。
- 2018年：他的實驗室發表應用於醫療領域的可生物分解壓電聚合物技術。
- 2020年11月23日：可程式化疫苗貼片研究在線上刊出。
- 2022年8月30日：一項列名阮德成與陳慶（Khanh Tran）的核殼微針專利獲核准。
- 2024年：阮德成獲選為美國國家發明家科學院資深會員。
一片貼片如何取代多次回診
阮德成研發的疫苗貼片大小約與拇指尖相當，內含數百根微小針頭。不同於以傳統注射器分次施打每一劑，這款貼片只需貼敷一次，就能將微型疫苗劑量送入皮膚。
每根微針都有一個含疫苗的核心，外層則由稱為聚乳酸－羥基乙酸共聚物（PLGA）的可生物分解聚合物製成。研究人員製作並排列這些微型結構，讓分解速度各異的外殼能在不同時間釋出內容物。
研究目標是分時釋出多劑疫苗，效果類似分次注射。一劑可在短暫延遲後釋出，另一劑則留在外殼內，直到稍後才釋放。調整外殼的設計與材料特性，就能改變釋出時程。
當時任教於康乃狄克大學的工程學助理教授阮德成，說明這項技術預期帶給病患的好處：
病患不必記住疫苗接種時程，」阮德成說。「他們也不必為了反覆接種疫苗而再次貼上貼片。
大鼠研究使用了對抗肺炎鏈球菌的 Prevnar-13 疫苗。將貼片與多次注射相比，有助於評估其實用性，因為研究的實際目標是在維持防護力的同時，減少民眾必須回診接受治療的次數。
減少回診可能帶來的改變
住在遠離診所地區的家庭，可能得安排交通、請假，並在不同日期多次回診，才能完成疫苗接種療程。能自行依時程釋出疫苗的貼片，或可減少往返次數，也降低漏掉後續劑次的機率。
阮德成的研究屬於更廣泛的微針研究領域。喬治亞理工學院藥物設計、開發與遞送中心主任 Mark Prausnitz，曾研究流感與麻疹疫苗貼片。他指出，短針能穿過皮膚薄薄的外層屏障，不必使用傳統注射針頭那麼長的針。
部分微針配方也可能降低對冷藏的依賴，讓疫苗配送更容易。保存性能取決於疫苗與貼片配方，因此每種候選產品都需要個別測試。對阮德成的可程式化貼片來說，能否準確依時程釋出，以及疫苗在儲存期間能否維持效力，都是達成預期用途的關鍵。
PATH 醫療器材與健康科技計畫負責人 Darin Zehrung 指出，疫苗貼片面臨的實務挑戰包括產業投入、擴大製造規模，以及控制成本。阮德成已發表的研究提供了定時遞送的動物實驗證據；要將設計轉化為廣泛使用的醫療產品，還需要進一步發展製造與臨床研究。
專利拓展藥物遞送平台
阮德成與共同發明人陳慶於2019年3月5日提出核殼微針專利申請。美國第11,426,570號專利於2022年8月30日獲准，專利權人為康乃狄克大學。
這項發明描述可嵌入皮膚的可生物分解微針，能在可預測的時間點以明確劑量釋出藥物或疫苗。另一項列有相同發明人的相關專利申請則於2022年7月22日提出。
另一項於2021年9月28日提出的專利申請，列名阮德成與 Nicholas Farrell，內容涉及用於疼痛治療的持續性藥物遞送。申請案描述一套可生物分解微針系統，目標是以近乎固定的速率釋出藥物，持續至少30天。
這兩種方法適用於不同的治療時程。疫苗接種可能需要間隔數天或數週施打不同劑次；疼痛治療則可能需要穩定供藥。兩者都利用材料的結構與分解特性，控制藥物何時釋出。
協助骨骼與軟骨修復的材料
阮德成的實驗室也研究能產生電訊號的可生物分解結構。這項材料特性稱為壓電性：材料受到擠壓、彎曲或其他機械應力時，會產生微弱電荷。
針對股骨、脛骨等長骨的嚴重損傷，研究團隊正在開發一種生物支架，也就是用來支撐修復過程的暫時性結構。支架材料能產生電脈衝，目標是在人體自身修復能力不足的部位刺激癒合。
NIH 一項計畫投入210萬美元，研究如何改善重大長骨損傷的癒合。這種支架結合實體支撐與電刺激，不只是被動的支撐架。
2022年發表的相關研究則使用聚左旋乳酸（PLLA）奈米纖維，協助受損關節軟骨再生。走路等動作會對材料施力，產生微弱電訊號，目標是促進參與組織修復的細胞活動。
軟骨與骨骼需要不同的修復策略。這些研究採用相同的工程概念：賦予暫時性材料有益於生物修復的功能，待組織復原後再讓材料分解。
以超音波協助藥物進入大腦
阮德成的腦癌研究將可生物分解材料應用於另一項棘手的藥物遞送問題。許多藥物難以抵達腦組織，因為血腦屏障是包圍血管、嚴格管控物質通過的屏障。
他的團隊研發出小型、可彎曲的超音波晶片，預計植入腦組織附近。這些裝置會發出聲波，目標是協助化療藥物進入大腦、抵達癌細胞。這項構想可支援多次治療，之後再讓植入物分解。
NIH 一筆216萬美元補助支持以可生物分解超音波技術改善化療的研究。治療後能自行消失的裝置，可讓病患免去再次手術取出裝置。
超音波研究延續了實驗室對暫時性電子裝置的早期興趣。2018年，阮德成與同事利用可生物分解材料，研發一款與可分解手術縫線所用材料相關的感測器。這款裝置可無線傳輸資訊，之後再分解，讓監測功能與最終移除整合於同一種材料設計中。
超越植入物的疫情研究
COVID-19 疫情期間，阮德成的團隊探討可生物分解聚合物薄膜能否用作口罩濾材。2021年1月，團隊介紹一款原型產品，目標是在可消毒並重複使用的同時，達到接近 N95 的過濾效能。
研究團隊採用壓電薄膜，空氣通過時可產生微弱電壓。除了薄膜本身的物理過濾作用，研究人員也探討這種電效應是否有助於捕捉微粒。
阮德成表示，實驗室當時正在測量過濾效能、調整製造條件，並將材料與傳統醫療口罩及 N95 呼吸防護具比較。團隊也說明，正在測試以高溫高壓或超音波消毒，同時維持薄膜的壓電特性。
截至2021年1月，這項計畫仍處於研究與產品開發階段，團隊正評估商業化的可能性。同一時期，實驗室也在探索 COVID-19 疫苗貼片。已發表的可程式化貼片實驗使用的是肺炎鏈球菌疫苗 Prevnar-13。
研究經費與獲獎肯定
這些經費數據涵蓋阮德成研究計畫的多個面向。截至2024年10月，四項 NIH R01 計畫總額逾950萬美元。R01 是 NIH 用來支持特定研究計畫的重要補助機制。
三項已公布的補助分別為：長骨修復研究210萬美元、微針技術研究150萬美元，以及用於腦癌治療的可生物分解超音波研究216萬美元。蓋茲基金會則核准兩項共660萬美元的補助，用於開發可遞送多種疫苗成分的貼片。
上述 NIH 與蓋茲基金會的經費合計約1,610萬美元，約占康乃狄克大學所稱阮德成加入校方後爭取到的2,500萬美元之64%。2,500萬美元涵蓋他在校期間較廣泛的研究經費紀錄。
阮德成於2024年獲選為美國國家發明家科學院資深會員，與來自60個機構的另外123人同列該年度獲選名單。這批新任資深會員合計持有逾1,000項美國專利，並有超過340項技術獲授權或商業化。
資深會員資格肯定發明、專利申請、技術移轉及培育新一代發明家的貢獻。阮德成的其他榮譽包括2018年美國製造工程師協會傑出青年製造工程師獎、獲選為亞太地區青年創新者，以及於2019年獲選為越南傑出青年。
這些研究計畫有一致的實務目標：減少反覆回診、協助藥物抵達難以觸及的目標，並讓暫時性植入物完成任務後自行消失。疫苗研究在動物實驗中具體呈現這項目標；整體計畫則將相同的材料工程概念應用於修復、監測與治療。
重點摘要
- 阮德成於2016年加入康乃狄克大學，並於2022年升任副教授。
- 他的可程式化疫苗貼片在大鼠身上定時釋出 Prevnar-13，產生的免疫反應與多次注射相近。
- 他的實驗室也研究用於骨骼與軟骨修復的可生物分解材料、暫時性感測器，以及用於將藥物送入大腦的超音波裝置。
- 截至2024年10月，文中提及的 NIH 與蓋茲基金會補助合計約1,610萬美元；康乃狄克大學表示，他更廣泛的研究經費共2,500萬美元。
- 阮德成於2024年獲選為美國國家發明家科學院資深會員。
- 可程式化疫苗貼片仍以未來用於人類常規接種為開發目標。
