Trữ lạnh vaccine Covid-19 là thách thức đối với bất kỳ quốc gia nào

Yêu cầu nghiêm ngặt về bảo quản vaccine Covid-19

Một số loại vaccine Covid-19 phải được bảo quản trong dây chuyền lạnh từ khi sản xuất, vận chuyển và sử dụng. Dây chuyền lạnh là một chuỗi các môi trường được làm lạnh rất tốt, từ máy bay, tàu thuyền, xe tải, thậm chí cả hộp được làm lạnh bằng nito lỏng để bảo quản vaccine ở điều kiện tốt nhất. Hiện tại, vaccine Pfizer cần được bảo quản ở nhiệt độ từ -80 độ C và vaccine Moderna bảo quản ở -20 độ C. Trong khi đó, nhiệt độ của tủ lạnh thông thường chỉ duy trì nhiệt độ khoảng 2-4 độ C.

“Những yêu cầu bảo quản này thực sự rất khó thực hiện”, Darrick Carter, giám đốc khoa học của HDT Bio, công ty công nghệ sinh học có trụ sở tại Seattle (Mỹ), cho biết.

Một số loại vaccine có thể bảo quản ở nhiệt độ tủ lạnh thông thường là Johnson & Johnson và AstraZeneca. Tuy nhiên, vaccine mRNA của Pfizer và Moderna có hiệu quả chống Covid-19 cao hơn và dễ sửa đổi hơn nhằm ngăn chặn các biến thể mới. Vaccine mRNA có thời hạn sử dụng chỉ vài giờ sau khi lấy ra khỏi nhiệt độ lạnh.

Yêu cầu về bảo quản vaccine ở nhiệt độ lạnh sâu là một vấn đề khó khăn ở những nơi ít có khả năng tiếp cận với tủ lạnh âm sâu hoặc thậm chí là nguồn điện. Mặc dù vậy, việc giữ vaccine ở nhiệt độ lạnh sâu cũng là một “bài toán khó” đối với những nước giàu có như Mỹ.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đã đưa ra hai phương án là thay đổi các bộ phận của dây chuyền lạnh hoặc sửa đổi vaccine.

Vaccine được bảo quản trong nhiệt độ lạnh như thế nào?

mRNA là vật chất di truyền giúp cơ thể tạo ra protein. Với những điều chỉnh phù hợp, mRNA cung cấp cho cơ thể sự bảo vệ trước bệnh tật, bao gồm cả Covid-19. Đây là thành phần thiết yếu của vaccine Pfizer và Moderna. Tuy nhiên, chúng cũng rất mỏng manh vì nếu không có một số lớp phủ bảo vệ, các mRNA trong vaccine sẽ nhanh chóng phân hủy. Để ngăn chặn điều này, các nhà sản xuất vaccine cố gắng bảo vệ mRNA bằng cách đặt chúng trong các “bong bóng an toàn”.

Bong bóng này là một hạt nano lipid hay còn là giọt chất béo rất nhỏ. Theo Drew Weissman, một trong những người tiên phong trong công nghệ vaccine mRNA, phải mất hơn 10 năm và khoảng 40 công thức khác nhau để khám ra cách các hạt nano lipid hoạt động tốt nhất. Chúng không chỉ giữ cho mRNA không bị phân hủy mà còn tăng cường phản ứng của hệ thống miễn dịch.

Thời điểm Weissman và các đồng nghiệp bắt đầu thử nghiệm vaccine mRNA khoảng 6 năm trước, các hạt nano lipid cần được bảo quản ở nhiệt độ cực lạnh. “Mục đích của việc bảo quản ở nhiệt độ rất lạnh là làm đông lạnh các giọt chất béo để chúng không bị phân hủy, kết tụ hoặc hợp nhất với nhau. Đó là lý do vì sao vaccine mRNA cần bảo quản ở nhiệt độ -80 độ C”, ông Weissman cho biết.

Các hãng dược đã thử nghiệm các nhiệt độ bảo quản khác nhau với hy vọng có thể nâng cao lên một chút. Moderna đã thử nghiệm vaccine của họ ở nhiệt độ -20 độ C và thấy rằng vaccine vẫn hoạt động tốt cho đến ngày hết hạn. Pfizer-BioNTech đã không thử nghiệm bảo quản vaccine ở -20 độ C, nhưng vào cuối tháng 2, Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA) Mỹ đã phê duyệt vaccine có thể bảo quản ở nhiệt độ đó trong tối đa 2 tuần.

Các nhà khoa học hiện đang thử nghiệm những phương pháp khác để vaccine mRNA có thể bảo quản ở nhiệt độ ổn định hơn.

“Vaccine càng có khả năng điều chỉnh nhiệt độ tốt, áp lực đối với dây chuyền lạnh sẽ càng giảm”, Pat Lennon, người dẫn đầu nhóm dây chuyền lạnh tại tổ chức y tế toàn cầu PATH, cho biết.

HDT Bio đã làm việc với nhà vi sinh vật học Deborah Fuller tại Đại học Washington và đưa ra phương pháp là tạo ra một loại bong bóng bảo vệ khác cho mRNA. Nếu nó hoạt động tốt, vaccine mRNA có thể bảo quản trong nhiệt độ tủ lạnh thông thường trong ít nhất một tháng hoặc ở nhiệt độ phòng trong tối đa 3 tuần.

Thay vì bao bọc mRNA trong một hạt nano lipid, họ đã thiết kế các phân tử được gọi là hạt nano lipid vô cơ (LION). Phần vô cơ của LION là một hạt kim loại tích điện dương. Kim loại tích điện dương sẽ liên kết với mRNA tích điện âm, bao bọc xung quanh LION. Hạt tạo thành là chất rắn, tạo ra sự ổn định hơn và giảm phụ thuộc vào quá trình làm lạnh.

Giám đốc Carter của HDT Bio nói rằng, trong một tình huống lý tưởng, các hạt LION được gửi trước đến các địa điểm tiêm chủng trên thế giới, có thể bảo quản ở nhiệt độ phòng hoặc trong tủ lạnh thông thường, trước khi trộn với vaccine. Ngoài ra, hạt LION và vaccine có thể được trộn tại một cơ sở sản xuất. Phương pháp này sẽ làm cho vaccine ổn định trong ít nhất một tháng khi bảo quản trong tủ lạnh thông thường.

Dây chuyền lạnh - thách thức trong cuộc đua vaccine

Nhiều phương pháp để quản lý dây chuyền lạnh đã và đang thực hiện ở nhiều nơi, đặc biệt ở những quốc gia có thu nhập thấp và trung bình và khu vực khó tiếp cận với nguồn điện và hệ thống làm lạnh.

PATH đã phát triển các phương pháp theo dõi nhiệt độ để phân phối vaccine bằng cách thiết kế các nhãn dán thay đổi màu sắc khi nhiệt độ tăng. Điều này giúp giảm sự hư hỏng và lãng phí vaccine trong trường hợp tủ đông gặp sự cố.

Năm 2009, các kỹ sư tại Quỹ Bill & Melinda Gates ở Seattle bắt đầu thiết kế một tủ lạnh không kết nối với mạng lưới điện để sử dụng ở những nơi có ít hoặc không có cơ sở hạ tầng cho dây chuyền lạnh.

Họ đã cho ra đời Arktek, một thiết bị lưu trữ cỡ lớn để bảo quản vaccine hoặc các mẫu sinh học khác ở nhiệt độ lạnh. Daniel Lieberman, nhà phát minh của Arktek tại tổ chức phi lợi nhuận GHLabs, cho biết Arktek có thể bảo quản 450 lọ vaccine ở nhiệt độ đông lạnh trong 3-4 tuần và 750 lọ vaccine trong tối đa 2 tuần. Vì thiết bị này không kết nối với điện nên nó chỉ bị hỏng khi thủng lớp niêm phong chân không.

Thiết bị này lần đầu tiên được đưa vào thử nghiệm năm 2014, khi dịch Ebola càn quét khu vực Tây Phi. Vaccine ngừa Ebola do công ty Merck phát triển vào thời điểm đó cần được bảo quản ở nhiệt độ -80 độ C. Khi Arktk được triển khai trong thực tế vào năm 2015, thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong việc tiêm chủng cho 8.000 người và giúp ngăn chặn Ebola bùng phát.

Kể từ đó, 3.000 thiết bị Arktek đã được triển khai trên khắp châu Phi và được sử dụng để dự trữ vaccine cho các bệnh như sởi, bại liệt, thủy đậu và viêm gan.

Shouda Li, quản lý tại nhà sản xuất thiết bị Aucma có trụ sở tại Trung Quốc, cho biết, khoảng 1.000 thiết bị mới đã được sản xuất để xử lý việc phân phối vaccine Covid-19. Li cho biết, những thiết bị mới này sẽ được gửi đến Nam Á, Đông Nam Á, Trung Đông và một số quốc gia ở Mỹ Latin.

Đối với vaccine mRNA, việc bảo quản ở nhiệt độ phòng sẽ là một yếu tố thay đổi cuộc đua vaccine khi loại bỏ được một trở ngại.

“Dây chuyền lạnh luôn là một thách thức đối với việc phân phối vaccine. Khi đại dịch bùng phát, đây trở thành một vấn đề quan trọng khi cần phải tiêm chủng cho tất cả người dân trên toàn cầu càng nhanh càng tốt”, nhà sinh vật học Fuller nói.