개선된 전기분무 증착 기술로 잽 없는 예방접종 가능 – 물리학 세계

새롭고 매우 정확한 전기분무 기술을 사용하여 백신 접종과 같은 의료 응용 분야를 위한 생체 재료 및 생체 활성 화합물의 코팅을 만들 수 있습니다. 미국 러트거스 대학(Rutgers University) 연구진이 개발한 이 기술은 기존 방법보다 분사되는 영역을 타겟팅하는 데 더 뛰어나며 증착되는 하전 입자의 전기 방전에 대한 제어력을 향상시킵니다. 결과적으로 더 많은 스프레이가 관심 영역을 코팅하게 됩니다.

전기분무 증착에는 흐르는 액체에 고전압을 가하여 전하를 띤 표면이 있는 미세한 입자의 안개로 변환하는 작업이 포함됩니다. 이러한 하전 입자가 목표 영역을 향해 이동함에 따라 증발하여 고체 침전물이 쌓입니다.

이 기술은 차체와 같은 거대한 물체를 코팅하는 데 효율적이지만 작은 대상에는 효율성이 훨씬 떨어집니다. 이는 전하가 표적 주위에 축적되어 스프레이의 "보기"에서 표적을 효과적으로 차단하기 때문입니다. 타겟이 없으면 스프레이는 더 크고 방향성이 떨어지는 안개로 불안정해집니다. 조나단 싱어은 Rutgers의 재료 엔지니어 그리고 새로운 기술에 대한 연구의 리더입니다.

물방울이 목표물을 "본다"

자세히 설명된 연구에서는 자연 통신, Singer와 동료들은 절연 코팅에 의해 스프레이 방울과 격리된 크고 접지된 지지대를 그 아래에 배치하여 방울이 목표물을 향하도록 유지했습니다. “이 지원의 목적은 전기장을 안정화하고 목표물에 접근하는 모든 물방울이 이를 '볼' 수 있도록 하는 것입니다."라고 Singer는 설명합니다.

연구팀은 생체 적합성 고분자, 단백질, 생체 활성 분자를 포함한 여러 재료와 복잡한 표면인 평면 및 미세 바늘 배열 표적을 사용하여 이 기술을 시연했습니다. 이러한 생리활성 물질은 비용이 많이 들 수 있지만 임상적 유용성으로 인해 체내에 이식되는 스텐트, 제세동기, 심박 조율기와 같은 의료 기기를 코팅하는 데 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 최근에는 피부를 통해 약물과 백신을 전달하는 패치와 같은 제품에도 등장했습니다. 두 경우 모두, 더 효율적으로 보관할 수 있다는 것은 귀중한 재료를 덜 낭비한다는 것을 의미합니다.

"현재 방법은 효율성이 약 40%에 불과합니다."라고 Singer는 말합니다. "그러나 증착되는 입자의 '전하 지형'을 조작하기 위한 다양한 전략을 통합함으로써 측정 표면에 분사된 물질을 거의 100% 포함하는 코팅을 생산할 수 있습니다. 3mm². "

다양한 재료에서 높은 효율성

더 효율적일 뿐만 아니라, 새로운 기술은 특정 필름에 적합한 점도와 표면 장력을 얻기 위해 재료 구성의 많은 최적화가 필요한 기존 방법보다 더 유연합니다. "우리 연구에서 보여준 것 중 하나는 소분자 약물, 백신 및 폴리머를 포함한 광범위한 재료 코팅에 대해 높은 효율성을 달성할 수 있다는 것입니다."라고 Singer는 말합니다. "이것은 우리가 더 넓은 범위의 공식을 사용할 수 있고 해당 기능이 무엇이든 해당 공식 개발에 집중할 수 있음을 의미합니다."

예를 들어 백신의 경우 이는 약물을 표적 세포에 더 잘 전달하는 제제에 초점을 맞추는 것을 의미할 수 있다고 그는 말합니다. 물리 세계.

지금까지 팀의 연구는 저분자 약물 및 백신을 제조하는 후원사인 진원생명과학(GeneOne Life Science Inc.)과 협력하여 DNA 백신을 이용한 건식 코팅 마이크로니들 어레이에 중점을 두었습니다. "마이크로니들 어레이는 일반적인 주사보다 관리하기 쉽고 통증도 덜하며, 건조 코팅된 약물은 일반적으로 더 안정적입니다."라고 Singer는 설명합니다. “이것은 그들이 외딴 곳이나 서비스가 부족한 사람들에게 수송될 수 있다는 것을 의미합니다. 코팅이 복잡한 표면에 증착될 수 있다는 사실은 응고를 방지하기 위해 약물로 처리되는 혈관 스텐트와 같은 보다 영구적인 임플란트와 같은 다른 응용 분야에도 적용할 수 있어야 합니다."

마이크로니들 패치는 저온 플라즈마와 면역요법을 결합하여 흑색종을 치료합니다.

더 나아가, 패턴화된 전극 배열을 목표로 삼을 수 있게 되면 소위 "랩온칩(lab-on-chip)" 진단 분야의 마이크로 전자공학 응용도 가능해질 것이라고 그는 덧붙였습니다.

이 기술의 다음 단계는 동물 실험과 궁극적으로 인간 실험에서 그 효과를 입증하는 것입니다. Singer는 "우리는 실험실 작업대에서 보다 상업적인 제품으로 프로세스를 이전하는 데 필요한 하드웨어를 변환하는 연구를 계속하고 있습니다"라고 말하며, 과거 작업을 임상 시험으로 가속화하는 데 산학협력이 매우 중요하다고 덧붙였습니다.

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• 출처: https://physicsworld.com/a/improved-electrospray-deposition-technique-could-bring-jab-free-vaccinations/