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皮内无针免疫技术是近年来中国养猪业关注度很高的一种疫苗接种方式。这一技术是从人类医学延伸而来，旨在通过无针手段将疫苗有效地送入免疫细胞，以提高免疫应答效率。该技术结合了免疫学、材料科学和生物工程的原理，是一项复杂的系统工程。虽然该技术在国外已有较成熟的运用，但在国内养猪业的运用时间较短，设备和疫苗产品还处在发展阶段，距离成熟的解决方案还有一段路要走。本文从免疫原理、设备、疫苗等方面对该技术进行综述。
1 皮肤的结构与皮内免疫原理
皮肤是猪体的第一道防线，具有重要的免疫功能。皮肤主要由表皮、真皮和皮下组织构成。真皮中富含多种免疫细胞，如角质形成细胞、朗格汉斯细胞和其他类型的巨噬细胞，这些免疫细胞能快速识别和捕获抗原（Ag）并通过淋巴管将其迁移到淋巴结，并在那里触发T细胞和B细胞并活化整个免疫系统，如图1所示。
图1 经过表皮跟皮内抗原激活免疫系统过程
无针注射技术使用弹簧驱动、电池驱动或压缩气体驱动产生动力，高速推动疫苗液体穿透表皮并将其沉积在真皮层，引发免疫反应。Taberner等用丙烯酰胺凝胶模拟皮肤，展示了流体由无针注射设备进入真皮层的过程。最初，流体喷射刺穿凝胶表面并开始侵蚀材料，从而形成一个细小的通道，该通道迅速渗透至与喷射初始速度成比例的深度。随后是分散阶段，在此阶段，注射液进一步扩散到孔洞周围的凝胶中，扩散方式高度依赖于组织的局部结构和特性。这种多相输送现象表明，高喷射速度只需维持短时间（丙烯酰胺凝胶中小于10 ms），之后侵蚀速度显著减慢，流体分散到组织中（见图2）。
图2 流体进入丙烯酰胺凝胶并沉积的过程
随后真皮内的朗格汉斯细胞和树突状细胞会首先捕获抗原并对抗原进行提呈，这些细胞会通过淋巴管迁移到淋巴系统，在那里它们触发并活化T细胞和B细胞。游离抗原也可以直接迁移到淋巴系统，在那里被血液来源的常驻树突状细胞捕获并呈递给免疫细胞。
2 用于皮内免疫的设备
皮内无针免疫是人类医学研究较早的一项技术，到20世纪90年代已经发展成熟。随着对动物福利的重视程度不断提高，兽医对注射技术的安全性和便捷性的需求不断增加，猪用皮内无针注射设备开始受到关注。研究人员逐渐认识到，该设备不仅能够减少猪只注射时的痛苦，还能提高疫苗的有效性。这一时期，一些商业公司开始投入资源，研发专门针对猪只的无针注射设备。
进入21世纪后，无针注射技术经历了重要的发展。多个公司相继推出了高效、可靠的无针注射设备。压缩空气和电驱动的动力设计逐渐成熟，具备了更高的注射精度，电驱动的设备成为主流。同时，相关的临床研究也不断增加，证明了无针注射在猪只疫苗接种中的有效性。
2010年后，随着动物福利意识的提升和对无针注射设备认识的加深，市场对无针注射设备的需求逐渐上升。多个国家的养猪行业开始引入这一技术，尤其是在北美和欧洲等地区。这一阶段，无针注射设备的生产工艺和技术不断优化，设备成本逐渐降低，使得更多的养殖企业能够负担得起这些设备。2018年下半年，中国非洲猪瘟暴发，由于生物安全和降本增效的双重压力，我国养猪业对无针注射设备的需求开始增长，许多国内厂家开始研发无针皮内免疫设备，并陆续推出了多款产品，百花齐放。但由于国内的无针免疫技术并非疫苗厂家主导，缺乏专门为无针免疫研发的疫苗，出现了普遍的设备和疫苗难以匹配的问题，制约了该技术在养猪业的应用。
3 用于皮内免疫的疫苗
虽然皮内免疫与肌肉免疫相比具有诸多优势，但是仍然需要有配套的疫苗才能发挥出最好的免疫效应，不能将肌肉注射的疫苗（一般1～2 mL/头份）直接减量（0.2 mL/头份）用于皮内免疫。因为皮内免疫疫苗的保护效果同时受抗原，佐剂以及注射设备的影响。就抗原来说，皮内组织本身可以容纳的液体量以及皮内免疫注射器本身的限制，皮内免疫疫苗注射剂量最大不超过0.5 mL，这通常需要对抗原进行一定浓缩处理。虽然对于某些抗原，通过皮内免疫途径可以减少抗原量，依然可以很好的刺激免疫系统，但是同时也发现有的病原疫苗需要与肌肉免疫同等剂量的抗原才能有效刺激机体。因此在开发皮内免疫疫苗时并不能简单的使用比肌肉免疫更低的或同等的抗原含量去标定皮内免疫疫苗所需要的抗原量。不同抗原能否通过皮内免疫的方式有效机体免疫系统，以及需要多少抗原量，都需要重新经过科学的评定，并不能简单照搬肌肉免疫已有的数据。
除了抗原含量，因为皮内免疫疫苗注射部位血管并不丰富，抗原提呈细胞也不同于肌肉免疫疫苗，这使皮内免疫疫苗所需要的佐剂也有全新要求。现在已经发现，某些肌肉注射疫苗，尤其是油佐剂疫苗，在直接用无针注射设备注射时会引起显著的皮肤反应，即免疫注射部位皮肤持续肿胀。疫苗佐剂的加入是为了进一步提高疫苗效力并节省更多疫苗剂量；然而，含佐剂的皮内疫苗面临诱发严重局部反应的风险。很多研究发现，含佐剂的皮内疫苗接种比肌肉注射疫苗诱发更频繁和更严重的局部不良反应。这是因为皮肤中富含各种类型的先天免疫细胞，这些细胞有助于增加抗原吸收和刺激更强大的免疫反应，但同时也会合成和释放细胞因子和趋化因子以及募集外周中性粒细胞、单核细胞和嗜酸性粒细胞而引起局部不良反应。因此，用于皮内疫苗的佐剂需要比肌肉注射疫苗中使用的佐剂具有更好的局部安全性。同时已经有学者对很多佐剂通过皮内免疫方式对免疫系统刺激效果做过评价，不同佐剂在皮内免疫途径时展现出来的效果差异很大。为不同种类的抗原，不同的蛋白浓度适配的合适的佐剂，才能保证有效刺激机体免疫系统。
皮内免疫疫苗在使用过程中还会受到注射设备的显著影响。不同注射设备，可能采用不同的压力以及注射剂量，这些都会影响到抗原到达皮内的位置以及剂量。已有的经验显示，在使用无针注射器时会在皮肤表面发现明显的疫苗残留，表示有少量的疫苗没有被注射到皮内；这是无针注射器采用的高压分散发射模式引起的，无法完全避免。不同的无针注射器采用不同压力，不同注射剂量引起的皮肤表面疫苗残留量不同，也就是确实注射到皮内的剂量不同。这也就要求在开发皮内免疫疫苗时，必须要和采用的无针注射器匹配，经过大量测试，以确定有多少有效的抗原能够进入皮内，获得所需的最小免疫剂量数据，才能保证免疫效果。如EMA（欧洲药品管理局）批准的默沙东IDAL系列皮内免疫疫苗就明确标明：所有安全性和有效性研究均使用特定的无针皮内注射装置IDAL进行，尚不清楚疫苗与任何其他装置一起使用时的效果。
4 无针皮内免疫技术的优势和挑战
因为皮肤中高浓度的抗原递呈细胞对疫苗抗原的反应非常迅速和有效，所以皮内接种能刺激免疫反应，对几种主要的猪病的免疫效果与肌注免疫等同。
母源抗体是影响疫苗效果和免疫程序的重要因素。由于肌肉组织内血管丰富，血流较充沛，肌注的疫苗很容易受到血液中母源抗体的干扰；而真皮组织中血管很少，血流远远少于肌肉组织，理论上皮内免疫受母源抗体干扰较小。Gerard等研究表明，使用IDAL对21或28日龄仔猪接种PCV2疫苗时，高水平的母源抗体不影响疫苗诱发的体液和细胞免疫应答。
由于无针注射设备不是通过针头给药，这就从根本上克服了有针注射的缺陷。一是食品安全，屠宰场的一项日常工作就是检查胴体有无残留的断针，一旦有未发现的断针残留肉中流入餐桌将造成严重后果，而无针注射则不必担心断针问题。二是动物福利，大多数猪场都是重复多次使用针头，这样的针头存在不锋利、易断的缺点，既增加了猪的痛感也增加了注射部位化脓鼓包的比例。而0.2 mL剂量的无针注射发射速度快、组织损伤小，能显著减少猪只应激。研究表明，与有针注射器的疫苗接种相比，无针疫苗接种减少了母猪对疫苗接种程序的恐惧和疼痛反应。接种后28 d注射部位没有任何皮肤反应，与肌肉注射相比，皮内无针免疫母猪的C反应蛋白的水平较低，这表明无针疫苗可以减少与肌肉注射相关的应激反应和长期肌肉损伤。因此，无针疫苗接种是改善妊娠母猪福利的一种有希望的选择。三是生物安全，非洲猪瘟、猪蓝耳病等通过血液传播的效率极高，设计优秀的无针设备打苗之后不会引起出血，有很大的生物安全优势，同时也省去了繁琐的换针头操作。四是皮内疫苗仅需要 0.2 mL/头的剂量，比肌肉注射剂量少 80%～90%，这减少了疫苗容器的总体积，从而减少了疫苗所需的存储空间，也使疫苗的入场消毒工作更加方便，包装废弃物更少。
目前无针皮内免疫在中国养猪业的运用还处在初级阶段，其发展仍然面临诸多挑战。一是缺乏专门用于无针免疫的疫苗。国内市场上通过注册的专用于无针皮内免疫疫苗仅有默沙东的圆乐达。其他现场运用的无针免疫技术都是使用肌注疫苗通过无针设备注射，未作过攻毒试验，效果评价尚不完善。疫苗厂家和设备厂家之间鲜有无针专用疫苗研发方面的合作，导致不同疫苗用不同设备注射使用之后的免疫效果差异较大。同时由于佐剂和设备的匹配性问题，现场屡见免疫部位发炎的情况。二是对皮内无针的期望值过高，认为可以将目前的肌注疫苗0.2 mL直接用无针设备注射即可达到与原剂量肌肉注射等同的免疫保护效果。而从国外各疫苗公司的研发经验和国内外猪场的实践来看，皮内免疫途径并不是对所有病原都有效，且皮内疫苗的抗原含量与同类肌注并不是1/5或1/10的关系，并不能如最初预期的那样靠单一技术同时兼顾成本和效果。
因此，为了皮内无针免疫技术的进一步发展，需要疫苗、佐剂和设备厂家加强联合，遵守农业部和中国兽药监察所的要求，加快皮内无针免疫专用疫苗的研发，真正用这一新技术造福中国养猪业。
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