创新平台技术与材料科学的进步，为解决全球健康挑战提供了一线希望（图1），为此，作者讨论了在解决这些挑战中，最有前景的一些聚合物体系。
图1.材料科学在全球健康挑战中的应用（BioRender制作）
01材料科学应用于疫苗递送尽管在防治小儿麻痹症和白喉等疾病方面取得了很大进展，但全球疫苗接种率仍停留在86%左右，要提高全球覆盖率，就需要可持续的疫苗创新平台。作者综述了聚合物科学的新进展，旨在克服当前疫苗递送系统的局限性以造福全球健康。1.1提高依从性的单次注射疫苗在全球面临的重大卫生挑战中，单针免疫被列为最优先事项之一。最初，Preis和Langer率先证明了单针疫苗给药系统的潜力，通过在小鼠体内植入乙烯醋酸乙烯酯(EVA)共聚物颗粒来持续释放抗原。持续的抗原暴露可诱导强烈而持久的抗体反应，这与间隔7周两次注射相同剂量的完全弗氏佐剂乳化抗原后的反应相当。图2.用于制备单针注射疫苗的聚合物技术平台（BioRender制作）
虽然单剂免疫的第一个例子是通过持续释放抗原来实现，脉冲释放法更接近于模拟常规疫苗接种程序。(PLGA)微粒(MPs)是抗原脉冲递送系统的主要例子（图2）。PLGA已被FDA批准，具有生物相容性好、可降解的优点，是药物输送和诊断研究中应用最广泛的合成聚合物之一。
1.2聚合物降解机制和抗原释放谱
聚合物降解机制直接影响抗原的稳定性和释放行为，抗原从PLGAMPs释放遵循三相机制：(1)抗原位于或接近表面的初始突释，作为疫苗的启动剂量；(2)具有最小释放的迟延阶段；(3)第二次抗原释放，水穿过基质，水解基质聚合物，形成孔洞网络，导致MPs分解。延迟释放通常决定于聚合物的特性，包括分子量(MW)、组成和结晶度。
在世界卫生组织报告PLGA可作为潜在疫苗载体后，多种抗原包括破伤风类*素(TT)、白喉*素(DT)、乙型肝炎、人类免疫缺陷病*(HIV)、轮状病*和疟疾被包裹在PLGAMPs中进行单次注射免疫的研究。抗原特异性抗体反应与传统多剂量疫苗相当。还构建了其他多价疫苗载体，其最终目标是实现婴儿的“单针接种”。但是，抗原稳定性仍然是PLGAMPs的致命弱点，限制了其实际应用。
由于暴露于有机溶剂、双乳液制备过程的高剪切应力、MP基质内的水渗透引起的抗原聚集、以及抗原对MP基质内酸性微环境的敏感性，会导致抗原大量损失。用于改善抗原的生物利用度的方法包括添加小分子稳定剂(即赋形剂)、脂质体递送系统、加入亲水性聚乙二醇(PEG)嵌段对抗原或聚合物进行改性等。虽然这些方法在一定条件下增强了抗原的稳定性，但是开发一种综合方法来最大限度地减少各种损害带来的不利影响是富有挑战性的。
为了防止抗原的聚集和变性，研究人员采取了一些策略，例如先将抗原包裹在一个保护性的油层中，然后再将其包裹在PLGAMPs中(图2)，抗原的储油层使水介导的失活过程最小化。特别是矿物油，由于其佐剂特性，还可以增强被包裹抗原的免疫原性。与独体系统（monolithicsystems）相比，核壳形态以近乎脉冲方式释放抗原，初始突释效应低至负载抗原的8%。
另一种选择是抗原与阳离子聚合物添加剂的静电络合，与聚合物络合可以防止抗原聚集和变性。阳离子聚合物可以在基质水解过程中缓冲酸性微环境。
还有一种保护抗原的策略是“自组装”MPs，这是为了避免抗原在制备过程中暴露于有机溶剂和高剪切应力。该方法采用传统的双乳液法，加入可溶海藻糖作为致孔剂和钙/铝基佐剂凝胶(CaHPO4/Al(OH)3)作为抗原捕获剂制备多孔PLGAMPs。将多孔MPs与抗原的水溶液孵育，使抗原与捕获剂扩散并结合。
与PLGA相比，其他各种生物可降解聚合物也可用于抗原的可控释放。例如聚(ε-己内酯)(PCL)，它是一种半晶体和疏水性聚酯，已应用于疫苗研究。然而，其极低玻璃化转变温度（Tg）(-60℃)限制了应用，特别是在存储期间或在体温中存在颗粒的不稳定性。
1.3Surface-eroding聚合物
表面侵蚀聚合物是一类生物可降解聚合物，具有较强的抗水渗透能力。降解通过水解发生在聚合物/水界面，当聚合物分解时抗原在MP表面释放。表面侵蚀机制的好处是产生较少酸性，有利于微环境内抗原的稳定性。表面侵蚀聚合物的固有特性通常使它们更适合持续输送(例如，零级动力学)。MPs也可以用半透膜包围的膨胀核来制备，而不是依赖聚合物降解来释放抗原。这可能会增加核心内的渗透压，形成药物的脉冲释放。
在上述技术中，PLGAMPs是研究得最多的单针免疫平台，尽管有很大的希望，仍然面临着几个临床转化的挑战。一个主要的挑战是，乳化液粒子有一个显著的初始突发，在迟延期后产生第二个较小的“脉冲”，这与临床接种方案不同，临床接种方案通常要求主剂量和加强剂量相同。在诱导保护性免疫方面，对于哪种释放动力学更有效的问题，存在着不同的观点和报道，脉冲抗原释放动力学仍然是监管首选批准的。
此外，抗原和佐剂的释放缺乏同步性，佐剂与抗原共同使用通常是诱导免疫所必需的。抗原和佐剂之间明显不同的物理化学差异(即佐剂的大小比蛋白抗原小得多)会导致佐剂释放更快。下一代疫苗的研究将致力于克服这些现有问题；针对这些挑战，一个值得