It's a pleasure to be here in Edinburgh, Scotland, the birthplace of the needle and syringe. Less than a mile from here in this direction, in 1853 a Scotsman filed his very first patent on the needle and syringe. His name was Alexander Wood, and it was at the Royal College of Physicians. This is the patent. What blows my mind when I look at it even today is that it looks almost identical to the needle in use today. Yet, it's 160 years old.
É um prazer estar aqui em Edimburgo, na Escócia, o berço da agulha e seringa. A menos de uma milha daqui nesta direção, em 1853, um escocês registou a sua primeira patente da agulha e seringa. O seu nome era Alexander Wood, e foi no Colégio Real de Medicina. Esta é a patente. O que me fascina ainda hoje quando olho para ela é que parece quase idêntica à agulha em uso hoje. Ainda assim, tem 160 anos de idade.
So we turn to the field of vaccines. Most vaccines are delivered with the needle and syringe, this 160-year-old technology. And credit where it's due -- on many levels, vaccines are a successful technology. After clean water and sanitation, vaccines are the one technology that has increased our life span the most. That's a pretty hard act to beat.
Viramo-nos então para o campo das vacinas. A maioria das vacinas são entregues com agulha e seringa, esta tecnologia com 160 anos. E crédito seja dado — a muitos níveis, as vacinas são uma tecnologia de sucesso. Depois de água potável e saneamento, as vacinas são a tecnologia que mais fez crescer a nossa esperança de vida. Este é um feito difícil de bater.
But just like any other technology, vaccines have their shortcomings, and the needle and syringe is a key part within that narrative -- this old technology. So let's start with the obvious: Many of us don't like the needle and syringe. I share that view. However, 20 percent of the population have a thing called needle phobia. That's more than disliking the needle; that is actively avoiding being vaccinated because of needle phobia. And that's problematic in terms of the rollout of vaccines.
Mas tal como qualquer outra tecnologia, as vacinas têm as suas limitações, e a agulha e a seringa são uma parte chave nesta história, esta velha tecnologia. Então vamos começar pelo óbvio: muitos de nós não gostam da agulha e da seringa. Partilho desse ponto de vista. Contudo, 20% da população tem algo chamado fobia a agulhas. Isso é mais do que não gostar de agulhas; isso é ativamente evitar ser vacinado por causa da fobia a agulhas. E isso é problemático em termos do papel das vacinas.
Now, related to this is another key issue, which is needlestick injuries. And the WHO has figures that suggest about 1.3 million deaths per year take place due to cross-contamination with needlestick injuries. These are early deaths that take place.
Relacionada com isto há outra questão importante, que são as lesões causadas pelas injeções. E a OMS tem dados que sugerem cerca de 1,3 milhões de mortes por ano acontecem por causa de contaminação cruzada através das lesões causadas por injeções. Isto são mortes precoces que acontecem.
Now, these are two things that you probably may have heard of, but there are two other shortcomings of the needle and syringe you may not have heard about. One is it could be holding back the next generation of vaccines in terms of their immune responses. And the second is that it could be responsible for the problem of the cold chain that I'll tell you about as well.
Isto são duas coisas de que provavelmente já ouviram falar, mas há outras duas limitações da agulha e seringa de que provavelmente não ouviram falar. Uma é que pode estar a atrasar a próxima geração de vacinas em termos das suas respostas imunitárias. E a segunda é que pode ser responsável pelo problema da cadeia fria de que vos vou falar também.
I'm going to tell you about some work that my team and I are doing in Australia at the University of Queensland on a technology designed to tackle those four problems. And that technology is called the Nanopatch. Now, this is a specimen of the Nanopatch. To the naked eye it just looks like a square smaller than a postage stamp, but under a microscope what you see are thousands of tiny projections that are invisible to the human eye. And there's about 4,000 projections on this particular square compared to the needle. And I've designed those projections to serve a key role, which is to work with the skin's immune system. So that's a very important function tied in with the Nanopatch.
Vou falar-vos de um trabalho que a minha equipa e eu estamos a fazer na Austrália, na Universidade de Queensland, numa tecnologia preparada para resolver esses 4 problemas. E essa tecnologia chama-se Nanopatch. Isto é um exemplar do Nanopatch. A olho nu parece apenas um quadrado mais pequeno do que um selo postal, mas ao microscópio o que se vê são milhares de pequenas projeções que são invisíveis ao olho humano. E existem cerca de 4000 projeções particularmente neste quadrado, comparando com a agulha. E criei estas projeções para servir um papel crucial, que é funcionar com o sistema imunitário da pele. É uma função muito importante associada ao Nanopatch.
Now we make the Nanopatch with a technique called deep reactive ion etching. And this particular technique is one that's been borrowed from the semiconductor industry, and therefore is low cost and can be rolled out in large numbers.
Fazemos o Nanopatch com uma técnica chamada cauterização profunda iónica reativa. E esta técnica particular é uma das mais aplicadas pela indústria de semicondutores, e, por isso, tem baixos custos e pode ser vastamente aplicado.
Now we dry-coat vaccines to the projections of the Nanopatch and apply it to the skin. Now, the simplest form of application is using our finger, but our finger has some limitations, so we've devised an applicator. And it's a very simple device -- you could call it a sophisticated finger. It's a spring-operated device. What we do is when we apply the Nanopatch to the skin as so -- (Click) -- immediately a few things happen. So firstly, the projections on the Nanopatch breach through the tough outer layer and the vaccine is very quickly released -- within less than a minute, in fact. Then we can take the Nanopatch off and discard it. And indeed we can make a reuse of the applicator itself.
Colocamos vacinas secas nas projeções do Nanopatch e aplicamo-lo na pele. A forma mais simples de aplicação é usando o nosso dedo, mas o nosso dedo tem algumas limitações, pelo que criámos um aplicador. E é um dispositivo muito simples — podemos chamar-lhe um dedo sofisticado. É um dispositivo de mola. O que acontece é que, quando aplicamos o Nanopatch na pele, assim: (Clique) ... imediatamente acontecem algumas coisas. Primeiro, as projeções do Nanopatch penetram através da rija epiderme e a vacina é libertada muito rapidamente — de facto, em menos de um minuto. Depois podemos retirar o Nanopatch e descartá-lo. E realmente podemos reutilizar o próprio aplicador.
So that gives you an idea of the Nanopatch, and immediately you can see some key advantages. We've talked about it being needle-free -- these are projections that you can't even see -- and, of course, we get around the needle phobia issue as well.
Isso dá-vos uma ideia do Nanopatch, e imediatamente percebem certas vantagens chave. Falamos acerca de não ter agulhas — isto são projeções que nem se podem ver — e, claro, também evitamos a fobia a agulhas.
Now, if we take a step back and think about these other two really important advantages: One is improved immune responses through delivery, and the second is getting rid of the cold chain.
Se dermos um passo atrás e pensarmos acerca de duas vantagens realmente importantes: uma é o aumento da resposta imunitária pela vacinação, e a segunda, é livrar-nos da cadeia de frio.
So let's start with the first one, this immunogenicity idea. It takes a little while to get our heads around, but I'll try to explain it in simple terms. So I'll take a step back and explain to you how vaccines work in a simple way. So vaccines work by introducing into our body a thing called an antigen which is a safe form of a germ. Now that safe germ, that antigen, tricks our body into mounting an immune response, learning and remembering how to deal with intruders. When the real intruder comes along the body quickly mounts an immune response to deal with that vaccine and neutralizes the infection. So it does that well.
Comecemos então pela primeira, esta ideia de imunogenicidade. Leva algum tempo até compreendermos, mas tentarei explicá-lo em termos simples. Darei então um passo atrás para vos explicar como funcionam as vacinas de um modo simples. As vacinas funcionam introduzindo no nosso corpo algo chamado antigénio que é uma forma segura do micróbio. Esse micróbio seguro, esse antigénio, engana o nosso corpo levando-o a montar uma resposta imunitária, aprendendo e criando memória de como lidar com intrusos. Quando o intruso verdadeiro ataca o corpo rapidamente monta a resposta imunitária para lidar com essa vacina e neutraliza a infeção. E faz isso muito bem.
Now, the way it's done today with the needle and syringe, most vaccines are delivered that way -- with this old technology and the needle. But it could be argued that the needle is holding back our immune responses; it's missing our immune sweet spot in the skin. To describe this idea, we need to take a journey through the skin, starting with one of those projections and applying the Nanopatch to the skin. And we see this kind of data. Now, this is real data -- that thing that we can see there is one projection from the Nanopatch that's been applied to the skin and those colors are different layers. Now, to give you an idea of scale, if the needle was shown here, it would be too big. It would be 10 times bigger than the size of that screen, going 10 times deeper as well. It's off the grid entirely. You can see immediately that we have those projections in the skin. That red layer is a tough outer layer of dead skin, but the brown layer and the magenta layer are jammed full of immune cells. As one example, in the brown layer there's a certain type of cell called a Langerhans cell -- every square millimeter of our body is jammed full of those Langerhans cells, those immune cells, and there's others shown as well that we haven't stained in this image. But you can immediately see that the Nanopatch achieves that penetration indeed. We target thousands upon thousands of these particular cells just residing within a hair's width of the surface of the skin.
A forma como é feito hoje com agulha e seringa, a maioria das vacinas são aplicadas dessa forma — com esta tecnologia antiga e a agulha. Mas pode dizer-se que a agulha está a reter as nossas respostas imunitárias; falha o local imunitário ideal na pele. Para descrever esta ideia, temos de fazer uma viagem através da pele, começando por uma dessas projeções aplicando o Nanopatch na pele. E vemos este tipo de informação. Agora, isto é informação real — aquilo que vemos é uma projeção do Nanopatch que foi aplicado na pele e estas cores são diferentes camadas. Para dar uma ideia de escala, se a agulha fosse mostrada aqui, seria demasiado grande. Seria dez vezes maior do que o tamanho do ecrã, indo também 10 vezes mais fundo. É totalmente fora da rede. Podem ver imediatamente que temos estas projeções na pele. Aquela camada vermelha é a rija camada exterior de pele morta, mas a camada castanha e a camada magenta estão cheias de células imunitárias. Como exemplo, na camada castanha existe um certo tipo de célula chamada célula de Langerhans — cada milímetro quadrado do nosso corpo está completamente cheio destas células de Langerhans, estas células imunitárias, e existem outras à mostra também que não colorimos nesta imagem. Mas podem ver imediatamente que o Nanopatch atinge realmente aquela penetração. Sinalizamos milhares e milhares destas células em particular localizadas na largura de um fio de cabelo na superfície da pele.
Now, as the guy that's invented this thing and designed it to do that, I found that exciting. But so what? So what if you've targeted cells? In the world of vaccines, what does that mean? The world of vaccines is getting better. It's getting more systematic. However, you still don't really know if a vaccine is going to work until you roll your sleeves up and vaccinate and wait. It's a gambler's game even today.
Tal como aquele que inventou isto e planeou que fizesse isto, achei isso excitante. Mas e então? E então se sinalizaram células? No mundo das vacinas, o que significa isso? O mundo das vacinas está a melhorar. Está a ficar mais sistemático. Contudo, ainda não se sabe realmente se uma vacina vai funcionar até enrolarem as mangas, vacinarem e esperarem.
So, we had to do that gamble. We obtained an influenza vaccine, we applied it to our Nanopatches and we applied the Nanopatches to the skin, and we waited -- and this is in the live animal. We waited a month, and this is what we found out. This is a data slide showing the immune responses that we've generated with a Nanopatch compared to the needle and syringe into muscle. So on the horizontal axis we have the dose shown in nanograms. On the vertical axis we have the immune response generated, and that dashed line indicates the protection threshold. If we're above that line it's considered protective; if we're below that line it's not. So the red line is mostly below that curve and indeed there's only one point that is achieved with the needle that's protective, and that's with a high dose of 6,000 nanograms. But notice immediately the distinctly different curve that we achieve with the blue line. That's what's achieved with the Nanopatch; the delivered dose of the Nanopatch is a completely different immunogenicity curve. That's a real fresh opportunity. Suddenly we have a brand new lever in the world of vaccines. We can push it one way, where we can take a vaccine that works but is too expensive and can get protection with a hundredth of the dose compared to the needle. That can take a vaccine that's suddenly 10 dollars down to 10 cents, and that's particularly important within the developing world.
Ainda hoje é um jogo. Tivemos de fazer esse jogo. Obtivemos uma vacina da gripe, aplicámo-la nos nossos Nanopatch's e aplicámos os Nanopatch's na pele, e esperámos — e isto num animal vivo. Esperámos um mês, e isto é o que descobrimos. Este é o diapositivo que mostra as respostas imunitárias que criámos com um Nanopatch comparadas com as da agulha e seringa num músculo. No eixo horizontal temos a dose apresentada em nanogramas. No eixo vertical, temos a resposta imunitária gerada, e esta linha pontilhada indica o limiar da proteção. Se estamos acima dessa linha, é considerada protetora; se estamos abaixo dessa linha, não o é. A linha vermelha está maioritariamente abaixo daquela curva e há realmente apenas um ponto que é atingido com a agulha que é protetor, e é com uma dose elevada de 6000 nanogramas. Mas nota-se imediatamente a curva distintamente diferente que atingimos com a linha azul. É o que atingimos com o Nanopatch; a dose injetada com o Nanopatch é uma curva de imunogenicidade completamente diferente. É uma oportunidade realmente nova. De repente, temos uma nova alavanca no mundo das vacinas. Podemos ir por um caminho, em que podemos usar uma vacina que funciona, mas é muito cara e podemos conseguir proteção com um centésimo da dose comparado com a da agulha. Isso pode levar uma vacina repentinamente dos 10 dólares para os 10 cêntimos,
But there's another angle to this as well -- you can take vaccines that currently don't work and get them over that line and get them protective. And certainly in the world of vaccines that can be important. Let's consider the big three: HIV, malaria, tuberculosis. They're responsible for about 7 million deaths per year, and there is no adequate vaccination method for any of those. So potentially, with this new lever that we have with the Nanopatch, we can help make that happen. We can push that lever to help get those candidate vaccines over the line. Now, of course, we've worked within my lab with many other vaccines that have attained similar responses and similar curves to this, what we've achieved with influenza.
e isso é particularmente importante para os países em desenvolvimento. Mas existe aqui outro ângulo — podemos pegar em vacinas que hoje não funcionam e fazê-las passar aquela linha e torná-las protetoras. E certamente no mundo das vacinas isso pode ser importante. Consideremos os 3 grandes: VIH, malária, tuberculose. São responsáveis por cerca de sete milhões de mortes por ano, e não há nenhum método adequado de vacinação para qualquer deles. Potencialmente, com esta nova alavanca que temos com o Nanopatch, podemos ajudá-lo a acontecer. Podemos ajudar a levar essas vacinas candidatas além da linha. Claro que trabalhamos no meu laboratório com muitas outras vacinas que tiveram respostas similares e curvas similares a esta,
I'd like to now switch to talk about another key shortcoming of today's vaccines, and that is the need to maintain the cold chain. As the name suggests -- the cold chain -- it's the requirements of keeping a vaccine right from production all the way through to when the vaccine is applied, to keep it refrigerated. Now, that presents some logistical challenges but we have ways to do it. This is a slightly extreme case in point but it helps illustrate the logistical challenges, in particular in resource-poor settings, of what's required to get vaccines refrigerated and maintain the cold chain. If the vaccine is too warm the vaccine breaks down, but interestingly it can be too cold and the vaccine can break down as well.
à que conseguimos com a gripe. Gostava de mudar a conversa para outra limitação chave das vacinas de hoje, e é a necessidade de manter a cadeia de frio. Como o nome sugere — a cadeia de frio — é o requisito de se manter a vacina, desde a sua produção até quando a vacina é aplicada, de se manter refrigerada. Isso apresenta alguns desafios logísticos mas temos formas de o fazer. Este é um caso ligeiramente extremo mas ajuda a ilustrar os desafios logísticos, particularmente em locais com poucos recursos, do que é necessário para se ter vacinas refrigeradas e manter a cadeia de frio. Se a vacina estiver demasiado quente, ela decompõe-se, mas curiosamente, se estiver demasiado fria,
Now, the stakes are very high. The WHO estimates that within Africa, up to half the vaccines used there are considered to not be working properly because at some point the cold chain has fallen over. So it's a big problem, and it's tied in with the needle and syringe because it's a liquid form vaccine, and when it's liquid it needs the refrigeration.
a vacina pode decompor-se também. As apostas estão muito altas. A OMS estima que em África, até metade das vacinas lá usadas são consideradas pouco eficazes porque em algum ponto a cadeia de frio falhou. É então um grande problema, e está relacionado com a agulha e seringa
A key attribute of our Nanopatch is that the vaccine is dry, and when it's dry it doesn't need refrigeration. Within my lab we've shown that we can keep the vaccine stored at 23 degrees Celsius for more than a year without any loss in activity at all. That's an important improvement. (Applause) We're delighted about it as well. And the thing about it is that we have well and truly proven the Nanopatch within the laboratory setting. And as a scientist, I love that and I love science. However, as an engineer, as a biomedical engineer and also as a human being, I'm not going to be satisfied until we've rolled this thing out, taken it out of the lab and got it to people in large numbers and particularly the people that need it the most.
porque é uma forma líquida da vacina, e quando é líquida, precisa de refrigeração. Um atributo chave do nosso Nanopatch é que esta vacina é seca, e quando está seca não precisa de refrigeração. No meu laboratório, mostrámos que conseguimos manter a vacina guardada a 23ºC por mais de um ano, sem qualquer perda de atividade, de todo. É um importante aperfeiçoamento. (Aplausos) Estamos satisfeitos com isso também. E a questão é que comprovámos verdadeiramente o Nanopatch no laboratório. E como cientista, adoro isso e adoro a Ciência. Contudo, como engenheiro, como engenheiro biomédico e também como ser humano, não estarei satisfeito até que enrolemos isto tudo, a tiremos do laboratório e a levemos em massa às pessoas
So we've commenced this particular journey, and we've commenced this journey in an unusual way. We've started with Papua New Guinea.
e particularmente às pessoas que precisam mais dela. Então, começámos esta viagem em especial, e começámos esta viagem de uma forma pouco usual.
Now, Papua New Guinea is an example of a developing world country. It's about the same size as France, but it suffers from many of the key barriers existing within the world of today's vaccines. There's the logistics: Within this country there are only 800 refrigerators to keep vaccines chilled. Many of them are old, like this one in Port Moresby, many of them are breaking down and many are not in the Highlands where they are required. That's a challenge. But also, Papua New Guinea has the world's highest incidence of HPV, human papillomavirus, the cervical cancer [risk factor]. Yet, that vaccine is not available in large numbers because it's too expensive. So for those two reasons, with the attributes of the Nanopatch, we've got into the field and worked with the Nanopatch, and taken it to Papua New Guinea and we'll be following that up shortly.
Começámo-la na Papua Nova Guiné. A Papua Nova Guiné é um exemplo de um país em desenvolvimento. É quase do tamanho da França, mas sofre de muitas das barreiras principais existentes no mundo das vacinas atuais. Há a logística: Neste país existem apenas 800 frigoríficos para manter as vacinas frias. Muitos são velhos, como este em Port Moresby, muitos estão a falhar e muitos não estão nas Terras Altas onde são necessários. Isto é um desafio. Mas também, a Papua Nova Guiné tem a mais alta incidência de VPH, vírus do papiloma humano, o cancro cervical [fator de risco]. Porém, esta vacina não está disponível em massa porque é muito cara. Por essas duas razões, com os atributos do Nanopatch, entrámos neste campo e trabalhámos com o Nanopatch, e levámo-lo para a Papua Nova Guiné
Now, doing this kind of work is not easy. It's challenging, but there's nothing else in the world I'd rather be doing. And as we look ahead I'd like to share with you a thought: It's the thought of a future where the 17 million deaths per year that we currently have due to infectious disease is a historical footnote. And it's a historical footnote that has been achieved by improved, radically improved vaccines. Now standing here today in front of you at the birthplace of the needle and syringe, a device that's 160 years old, I'm presenting to you an alternative approach that could really help make that happen -- and it's the Nanopatch with its attributes of being needle-free, pain-free, the ability for removing the cold chain and improving the immunogenicity. Thank you. (Applause)
e voltaremos a isto em breve. Fazer este tipo de trabalho não é fácil. É desafiante, mas não há mais nada no mundo que preferisse estar a fazer. E ao olharmos em frente, gostaria de partilhar um pensamento convosco: é o pensamento de um futuro onde os dezassete milhões de mortes por ano que temos hoje devido a doenças infeciosas é um rodapé histórico. E é um rodapé histórico que foi atingido por aperfeiçoamento, ao aperfeiçoar radicalmente as vacinas. Agora, estando aqui à vossa frente na cidade berço da agulha e seringa, um dispositivo que tem 160 anos, apresento-vos uma abordagem alternativa que pode mesmo ajudar isto a acontecer — e é o Nanopatch com os seus atributos de ser livre de agulha e de dor, a capacidade de remover a cadeia de frio e de melhorar a imunogenicidade. Obrigado.