癌症是如此致命的原因之一是它可以逃避人体免疫系统的攻击,这个条件可以使肿瘤在体内快速生长和转移。科学家们尝试免疫疗法,诱导机体免疫系统,让机体进入对抗癌症的攻击状态，建立能够持久抵抗癌细胞的免疫。来自哈佛大学生物工程研究所和哈佛工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员发现，非手术注射的程序可控的生物材料,可以自发在体内聚集成3D结构对抗甚至预防癌症,对传染性疾病，例如艾滋病等也有一定的预防效果。他们的研究结果在《自然生物技术》上发表。

这项研究的资深负责人David Mooney博士和Robert P. Pinkas教授，前者是Wyss研究所核心成员， 后者是哈佛工程与应用科学学院的教授，他们强调：“我们可以应用对身体最排斥的材料，研发这种3D结构，富集和激活大量宿主体内免疫细胞，利用这些细胞集中攻击目标细胞和细胞体内有害物质”。

微小的可被生物降解的棒状结构由二氧化硅制成,被称为介孔硅棒(MSRs),这种结构可以加载生物和化学药物成分,然后由针刺破皮肤后释放到人体内，就像将一盒火柴棍倒在桌上。这种棒在接种部位自发聚集形成一个三维支架,就像把一盒火柴倒在桌子上。这种由 MSRs堆积形成的多孔空间足够大，吸引树突细胞并被和树突细胞填，这就形成了“监督”细胞，可以对身体进行监测，当检测出有害物质存在的时候可以触发免疫反应。

Jaeyun Kim博士，是韩国成均馆大学化学工程助理教授、前Wyss研究所博士后.如是说“纳米介孔二氧化硅粒子已经被建立，可以操纵操纵体内的单个细胞。在微米范围内,这种较大的粒子首次用于创建一个3D体内支架,这种支架可以聚集和吸引数以百万计的免疫细胞。”

MSRs是在实验室里合成的,里面充满小洞,即为纳米孔。纳米孔可以充满了特定的细胞因子,例如：寡核苷酸,大型蛋白质抗原,或各种药物,该药物可以组合后来治疗一系列的感染。

“尽管现在我们集中开发一种癌症疫苗,但未来就可以通过选择MSRs上的不同种类的细胞因子的释放，我们就能操纵选择哪种类型的树突状细胞或其他类型的免疫细胞富集到3D支架上。”该研究的操作者Aileen Li,也是在哈佛大学攻读生物工程博士学位的研究生说，“通过调整MSRs的表面性质和孔隙大小,从而控制各种蛋白质和药物传入和释放,我们就可以操纵免疫系统来治疗多种疾病。”

一旦3 D支架富集了体内的树突状细胞,MSRs中包被的药物被释放,通过的“监督”系统触发，继而启动免疫反应。激活树突状细胞离开支架和游离到淋巴结,在淋巴结中它们可以提高警戒强度，并直接控制身体的免疫系统攻击特定的细胞,如癌细胞。体内注射位置处的MSRs，会在几个月内发生生物降解并溶解。

到目前为止,研究人员只在老鼠身上对3D疫苗进行了测试,并发现该疫苗具有高效性。实验表明,在老鼠体内注射了3D支架，将细胞分散到淋巴结前，富集和吸引了数百万树突状细胞，并引起强烈的免疫反应。

因为疫苗具有制造较容易且用时短的特点,所以在面对一个新兴传染病时，能够很快制造并且广泛地应用。“我们预计3 D疫苗可以广泛用于许多条件,他们注射自然也会对体内、外有害物质进行有效治疗,“Mooney如是说。

因为疫苗作用的机制是触发免疫反应,所以在感染前，材料可以通过构建身体的免疫来预防抗感染。
“注射免疫疗法,用可操控的生物材料作为其中的一个强大工具,对抗一系列致命的感染，并提供有针对性的治疗和预防保健功效，包括常见的全球杀手，像艾滋病毒和埃博拉病毒,以及癌症,”Judah Folkman如是说，他是Wyss学院创始人之一,医学博士,也是哈佛医学院的血管生物学教授，就职于波士顿儿童医院，是哈佛大学生物工程教授。 

“这些注射的3D疫苗作为一种微创疗法,使我们可以通过模仿人体自身强大免疫应答治疗疾病，利用灵活的方式对疾病进行治疗，以前我们不能检测的疾病也不例外。”