Abstract The impact of pre-exposure prophylaxis (PrEP) on slowing the global human immunodeficiency virus (HIV) epidemic hinges on effective drugs and delivery platforms. Oral regimens have represented the pillar of HIV PrEP for years. However, variable adherence has spurred development of long-acting delivery systems, which also aim at increasing PrEP access, uptake and persistence. Here we present an ultra-long-acting and transcutaneously refillable subcutaneous nanofluidic implant for constant and sustained release of islatravir (ISL), a nucleoside reverse transcriptase translocation inhibitor, for HIV PrEP. In rhesus macaques, the ISL-eluting implants (nISL) achieved constant plasma ISL levels (median 3.14 nM) and peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) ISL-triphosphate levels (ISL-TP) (median 0.16 pmol/10 6 cells) for over 20 months uninterrupted. These drug concentrations are above the established PrEP protection threshold. In two non-blinded, placebo-controlled studies with repeated low-dose rectal and vaginal SHIV SF162P3 challenges in male and female rhesus macaques, respectively, nISL implants conferred 100% protection against infection ( p =0.0005 and 0.0009, respectively between nISL and placebo control groups). The nISL implants were well tolerated with mild local tissue inflammation and no signs of systemic toxicity over the 20-month period. Overall, our refillable nISL implant is a promising ultra-long-acting delivery technology for HIV PrEP. One Sentence Summary An ultra-long-acting and subcutaneous refillable nanofluidic implant achieved preventive levels of islatravir in non-human primates for 20 months without refilling and conferred 100% protection against rectal and vaginal SHIV transmission.

Abstract Subcutaneous delivery of cell therapy is an appealing minimally-invasive strategy for the treatment of various diseases. However, the subdermal site is poorly vascularized making it inadequate for supporting engraftment, viability, and function of exogenous cells. In this study, we developed a 3D bioprinted scaffold composed of alginate/gelatin (Alg/Gel) embedded with mesenchymal stem cells (MSCs) to enhance vascularization and tissue ingrowth in a subcutaneous microenvironment. We identified bio-ink crosslinking conditions that optimally recapitulated the mechanical properties of subcutaneous tissue. We achieved controlled degradation of the Alg/Gel scaffold synchronous with host tissue ingrowth and remodeling. Further, in a rat model, the Alg/Gel scaffold was superior to MSC-embedded Pluronic hydrogel in supporting tissue development and vascularization of a subcutaneous site. While the scaffold alone promoted vascular tissue formation, the inclusion of MSCs in the bio-ink further enhanced angiogenesis. Our findings highlight the use of simple cell-laden degradable bioprinted structures to generate a supportive microenvironment for cell delivery. Graphical Abstract

Abstract Pre-exposure prophylaxis (PrEP) using antiretroviral oral drugs is effective at preventing HIV transmission when individuals adhere to the dosing regimen. Tenofovir alafenamide (TAF) is a potent antiretroviral drug, with numerous long-acting (LA) delivery systems under development to improve PrEP adherence. However, none has undergone preventive efficacy assessment. Here we show that LA TAF using a novel subcutaneous nanofluidic implant (nTAF) confers partial protection from HIV transmission. We demonstrate that sustained subcutaneous delivery through nTAF in rhesus macaques maintained tenofovir diphosphate concentration at a median of 390.00 fmol/10 6 peripheral blood mononuclear cells, 9 times above clinically protective levels. In a non-blinded, placebo-controlled rhesus macaque study with repeated low-dose rectal SHIV SF162P3 challenge, the nTAF cohort had a 62.50% reduction (95% CI: 1.72% to 85.69%; p =0.068) in risk of infection per exposure compared to the control. Our finding mirrors that of tenofovir disoproxil fumarate (TDF) monotherapy, where 60.00% protective efficacy was observed in macaques, and clinically, 67.00% reduction in risk with 86.00% preventive efficacy in individuals with detectable drug in the plasma. Overall, our nanofluidic technology shows potential as a subcutaneous delivery platform for long-term PrEP and provides insights for clinical implementation of LA TAF for HIV prevention.