تکنیک رسوب الکترواسپری بهبود یافته می تواند واکسیناسیون های بدون ضربه را به همراه داشته باشد - Physics World

تکنیک رسوب الکترواسپری بهبود یافته می تواند واکسیناسیون های بدون ضربه را به همراه داشته باشد - Physics World

تمبر زمان: 26 سپتامبر 2023، 12:00 بعد از ظهر

تصویری که مجموعه‌ای از میکروسوزن‌ها را نشان می‌دهد که با واکسن DNA رنگ‌شده صورتی پوشیده شده‌اند. سوزن های صورتی از پس زمینه نارنجی بیرون زده اند
درمان صورتی: واکسن DNA رنگ شده روی یک آرایه میکروسوزن با رسوب الکترواسپری کارآمد پوشش داده شده است. (با احترام: سارا اچ پارک/ دانشکده مهندسی راتگرز)

یک تکنیک الکترواسپری جدید و بسیار دقیق می تواند برای ایجاد پوشش هایی از مواد زیستی و ترکیبات زیست فعال برای کاربردهای پزشکی مانند واکسیناسیون استفاده شود. این تکنیک که توسط محققان دانشگاه راتگرز در ایالات متحده توسعه یافته است، در هدف قرار دادن منطقه در حال پاشش بهتر از روش‌های موجود است و کنترل بیشتری بر تخلیه الکتریکی ذرات باردار رسوب‌شده را فراهم می‌کند. نتیجه این است که مقدار بیشتری از اسپری ناحیه مورد نظر را پوشش می دهد.

رسوب الکترواسپری شامل اعمال ولتاژ بالا به یک مایع در حال جریان برای تبدیل آن به غباری از ذرات ریز با سطوح باردار است. همانطور که این ذرات باردار به سمت ناحیه مورد نظر حرکت می کنند، تبخیر شده و رسوب جامد را رسوب می دهند.

در حالی که این تکنیک در پوشش اجسام عظیم مانند بدنه خودرو کارآمد است، اما برای اهداف کوچکتر بسیار کمتر است. این به این دلیل است که بار در اطراف هدف جمع می شود و به طور موثر آن را از "نمای" اسپری محافظت می کند. توضیح می دهد که بدون هدف، اسپری به یک غبار بزرگتر و کمتر هدایت شده بی ثبات می شود جاناتان سینگر، یک مهندس مواد در راتگرز و رهبر یک مطالعه در مورد تکنیک جدید.

قطرات هدف را می بینند

در مطالعه ای که به تفصیل در طبیعت ارتباطاتسینگر و همکارانش با قرار دادن یک تکیه گاه بزرگ و زمینی در زیر آن که با پوشش های عایق از قطرات اسپری جدا شده است، قطرات را به سمت هدف نگه داشتند. سینگر توضیح می‌دهد: «هدف از این پشتیبانی تثبیت میدان الکتریکی و اطمینان از اینکه هر قطره‌ای که به هدف نزدیک می‌شود، آن را می‌بیند.»

تیم این تکنیک را با چندین ماده، از جمله پلیمرهای زیست سازگار، پروتئین ها و مولکول های زیست فعال، و روی اهداف آرایه مسطح و میکروسوزن که سطوح پیچیده ای هستند، نشان دادند. این بیواکتیوها ممکن است پرهزینه باشند، اما سودمندی بالینی آنها به این معنی است که آنها به طور فزاینده ای برای پوشاندن وسایل پزشکی مانند استنت، دفیبریلاتورها و ضربان سازهایی که در بدن کاشته می شوند، استفاده می شوند. اخیراً، آنها همچنین در محصولاتی مانند چسب هایی که داروها و واکسن ها را از طریق پوست منتقل می کنند، ظاهر شده اند. در هر صورت، امکان سپرده گذاری کارآمدتر به معنای هدر دادن کمتر مواد گرانبها است.

سینگر خاطرنشان می‌کند: «روش‌های فعلی تنها حدود 40 درصد کارایی را به دست می‌آورند، اما با ترکیب استراتژی‌های مختلف برای دستکاری «چشم‌انداز بار» ذرات رسوب‌شده، می‌توانیم پوشش‌هایی تولید کنیم که حاوی تقریباً 100 درصد مواد اسپری‌شده روی سطح اندازه‌گیری شوند. 3 میلی متر2"

راندمان بالا در طیف وسیعی از مواد

علاوه بر کارایی بیشتر، تکنیک جدید نسبت به روش‌های موجود انعطاف‌پذیرتر است، که اغلب به بهینه‌سازی فرمول مواد برای بدست آوردن ویسکوزیته و کشش سطحی مناسب برای یک فیلم خاص نیاز دارند. سینگر می‌گوید: «یکی از چیزهایی که در کار خود نشان دادیم این است که می‌توانیم به کارایی بالایی برای پوشش طیف وسیعی از مواد، از جمله داروهای مولکولی کوچک، واکسن‌ها و پلیمرها دست یابیم. این بدان معناست که ما می‌توانیم از طیف گسترده‌تری از فرمول‌ها استفاده کنیم و توسعه فرمول‌بندی را بر هر عملکردی که باشد متمرکز کنیم.

او می گوید، برای مثال، در مورد واکسن ها، این ممکن است به معنای تمرکز بر فرمولاسیون هایی باشد که در رساندن دارو به سلول های هدف بهتر هستند. دنیای فیزیک.

تاکنون، تحقیقات این تیم بر روی پوشش خشک آرایه‌های میکروسوزن با واکسن‌های DNA، با همکاری حامی آنها GeneOne Life Science Inc، که داروها و واکسن‌های مولکولی کوچک تولید می‌کند، متمرکز بوده است. سینگر توضیح می‌دهد: «آرایه‌های میکروسوزن نسبت به تزریق‌های معمولی راحت‌تر و دردناک‌تر هستند و داروهای با پوشش خشک معمولاً پایدارتر هستند». این به این معنی است که آنها می توانند به جمعیت های دورافتاده یا محروم منتقل شوند. این واقعیت که پوشش‌ها را می‌توان بر روی سطوح پیچیده رسوب کرد، باید کاربردهای دیگری مانند ایمپلنت‌های دائمی‌تر مانند استنت‌های عروقی را که با داروهایی برای جلوگیری از لخته شدن درمان می‌شوند، امکان پذیر کند.

او اضافه می‌کند که در ادامه این خط، توانایی هدف‌گیری آرایه‌های الکترود طرح‌دار، کاربردهایی را در میکروالکترونیک در تشخیص به اصطلاح "آزمایشگاه روی تراشه" ممکن می‌سازد.

گام های بعدی این فناوری نشان دادن اثربخشی آن در آزمایشات حیوانی و در نهایت روی انسان است. سینگر می‌گوید: «ما همچنین در حال ادامه تحقیقات برای ترجمه سخت‌افزاری هستیم که برای انتقال فرآیند از روی میز آزمایشگاه به محصول تجاری‌تر نیاز داریم.

تمبر زمان:

بیشتر از دنیای فیزیک