L’une des grandes histoires de la semaine dernière a été l’annonce des résultats d’essais cliniques qui suggèrent qu’un nouveau vaccin COVID-19 des sociétés allemandes Pfizer et BioNTech est fortement efficace pour fournir une immunité contre le virus. Au milieu de ce qui est pour de nombreux pays le deuxième pic de la pandémie mondiale, cette nouvelle a été accueillie avec joie et a fait l’objet de nombreuses manœuvres politiques.

Bien que nous ayons actuellement deux vaccins candidats avec des résultats de tests très positifs, l’une des choses les plus intéressantes pour nous est la nécessité de garder les doses du vaccin Pfizer / BioNTech extrêmement froides jusqu’à ce qu’elles soient administrées. Explorons les détails du problème de réfrigération actuel.

Réfrigérateurs spéciaux pour -80 °C (-112 °F)

Cette vue assez peu appétissante est la cicatrice sur mon bras de ma vaccination contre la variole.
Cette vue assez peu appétissante est la cicatrice sur mon bras de ma vaccination contre la variole. Vous n’en avez probablement pas si vous êtes jeune, car des vaccinations comme celle-ci sur des populations entières ont réussi à éradiquer la variole dans le monde en 1980.

Ce vaccin particulier doit être réfrigéré à -80 Celsius jusqu’à ce qu’il soit prêt à être utilisé. Cela pose un problème important pour tout programme de vaccination de masse, car bien que les congélateurs à -80 degrés soient une bonne affaire en termes de fabrication, ils ne se trouvent généralement pas dans les soins de santé communautaires. Les laboratoires et les grands hôpitaux peuvent en avoir, mais on nous dit que même dans un pays développé, les médecins généralistes qui seront chargés d’administrer le vaccin en ont jusqu’à présent eu peu besoin d’un. Si cela pose un problème dans un endroit disposant de ressources importantes, il est considérablement amplifié dans les régions les moins riches du monde, car pour lutter efficacement contre une pandémie mondiale, il est impératif que toute la planète soit vaccinée pour éviter un réservoir d’infection restant.

Je ne suis pas biologiste, mais chaque classe de biologie scolaire enseigne les bases de la vaccination pour les enfants. À la fin du 18e siècle, le Dr Edward Jenner a inoculé avec succès le virus de la variole à un garçon pour lui conférer une immunité contre la variole, et à partir de là a développé la science de l’immunologie. Il est probable que nous aurons tous reçu des vaccins similaires que notre biologie de lycée simplifie pour nous en tant que relations affaiblies ou moins puissantes de la cible, et le fait que les anciens tueurs se retirent maintenant dans la mémoire populaire témoigne de leur succès.

Ce sont les coups que mes médecins et leur équipe de l’Oxfordshire administrent par milliers, et ils peuvent protéger des générations d’enfants britanniques avec eux en n’utilisant qu’un réfrigérateur relativement conventionnel. Qu’y a-t-il de si spécial alors dans le vaccin Pfizer / BioNTech? La réponse réside dans sa méthode de fonctionnement, au lieu de nous exposer à un agent pathogène, c’est un soi-disant vaccin à ARN. Il contient un fragment du matériel génétique du virus, qui, une fois administré, entre dans nos cellules et déclenche leurs réponses immunitaires au coronavirus. Le problème, on nous dit, réside dans la fragilité de l’ARN, et pour l’empêcher de se dégrader, un réfrigérateur extra-froid est nécessaire.

La logistique du transport cryogénique du dernier kilomètre

Le fonctionnement interne d’un réfrigérateur à deux étages. David M. Berchowitz et Yongrak Kwon, CC BY-SA 3.0.

En tant qu’ingénieurs, notre prochaine question évidente est alors de savoir ce qui fait un -80 °Congélateur C si spécial? Nous sommes sur un terrain plus ferme en ce qui concerne le fonctionnement d’un réfrigérateur: c’est une pompe à chaleur avec radiateur, détendeur et condenseur, à travers laquelle un propulseur est pompé par un compresseur. L’agent propulseur à condensation provoque le refroidissement de l’intérieur du réfrigérateur et l’énergie capturée qui en résulte est rayonnée sous forme de chaleur dans la pièce par le radiateur. Il y a une limite au niveau de différence de température qui peut être créé par une telle pompe à chaleur, de sorte que les congélateurs à -80 degrés en ont deux en série. Ils sont moins efficaces et plus coûteux à produire que votre réfrigérateur domestique, mais leur fabrication est bien établie. On nous dit simplement qu’il n’y en a pas assez là où ils seraient nécessaires, et il est donc intéressant de réfléchir pendant une minute aux implications de cela.

L'improvisation de style Jurassic Park est probablement inappropriée.
L’improvisation de style Jurassic Park est probablement inappropriée. J. précis, CC BY-SA 3.0.

On pourrait penser qu’équiper tous les médecins de congélateurs appropriés à -80 degrés serait la voie évidente, après tout, même s’ils ne sont pas bon marché en termes nationaux (une recherche rapide sur Google suggère 10000 $ et plus), aux gouvernements qui jettent des milliards à leur coût. serait facilement gérable. Mais le problème réside dans la chaîne d’approvisionnement, le marché mondial pour eux en temps non pandémique n’est pas suffisant pour qu’il y ait une capacité de fabrication pour répondre à une demande énorme et inattendue. Il est peu probable que les usines de réfrigération domestiques puissent être équipées pour les fabriquer en vrac dans un délai raisonnable, de sorte que la perspective d’un tout nouveau congélateur à -80 degrés atterrissant dans le cabinet de mon médecin semble mince. On pourrait s’attendre à ce que de tels appareils puissent être réquisitionnés pour l’effort de leurs propriétaires existants, des universités et des laboratoires de recherche, mais c’est là un autre problème. Ces vaccins sont destinés à être injectés aux patients et doivent donc être protégés à tout prix de la contamination. L’idée d’un réfrigérateur fraîchement sorti d’un laboratoire de chimie universitaire où des doctorants l’utilisent pour stocker des composés organométalliques hautement toxiques n’est tout simplement pas défendable si l’on veut éviter un risque sérieux pour les patients.

Une autre option pourrait être d’éviter la réfrigération et d’opter plutôt pour différentes méthodes de refroidissement telles que le refroidissement passif à l’azote liquide. La capacité de fabrication existe pour fabriquer cette substance en quantités industrielles, et c’est déjà quelque chose qui est largement utilisé dans les environnements médicaux. Le hic, c’est qu’il est utilisé chez les consommateurs de médicaments pour les traitements cryongéniques tels que l’élimination des verrues plutôt que pour le transport ou le stockage cryogéniques, il faudrait donc mettre en place une infrastructure entièrement nouvelle. Les boîtes de transport d’échantillons cryogéniques sont une bonne affaire, mais en dehors de tout problème d’approvisionnement avec une demande soudaine de dizaines de milliers d’entre elles, elles ne peuvent garantir la basse température que pendant que leur charge utile d’azote liquide ne s’est pas évaporée. Ils ne remplacent pas à eux seuls une infrastructure de congélateurs à -80 degrés, bien qu’ils puissent fournir un substitut à la réfrigération active en allongeant la dernière étape de la livraison.

Un point positif dans cette histoire est qu’un deuxième vaccin développé par Moderna ne nécessite pas une réfrigération extrême et peut être conservé entre 2 et 8 heures.°C (35-46 ° F) jusqu’à un mois. Cela permettrait d’atteindre des régions du monde sans infrastructure pour un refroidissement extrême. Mais à court terme, nous aurons certainement besoin de ces deux vaccins et d’autant de doses que possible de les produire et de les administrer, car deux doses sont nécessaires pour chaque personne dans la population mondiale qui compte près de 8 milliards.

Comme nous le verrons sans doute dans les différentes solutions que nos gouvernements poursuivront au cours des prochains mois, il n’y a pas de solution miracle pour le déploiement massif inattendu d’un vaccin cryogénique. Pour le Royaume-Uni, je m’attendrais à voir des centres de distribution dans les grands hôpitaux qui ont les congélateurs nécessaires, les doses quotidiennes étant livrées chaque matin aux sites de vaccination. Nous sommes cependant un pays relativement petit et densément peuplé pour qui les défis sont différents de ceux qui sont répartis sur une vaste zone, et un monde éloigné de ceux de certains pays en développement. Avec cette opération prenant une importance mondiale, il est inattendu de penser que la clé de la fin de la pandémie ne réside pas seulement entre les mains des scientifiques qui créent les vaccins, mais aussi avec les ingénieurs frigoristes responsables de son arrivée en toute sécurité au point d’utilisation. .

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