Forbedret elektrosprayavsetningsteknikk kan gi jab-frie vaksinasjoner – Physics World

En ny og svært nøyaktig elektrosprayteknikk kan brukes til å lage belegg av biomaterialer og bioaktive forbindelser for medisinske bruksområder som vaksinasjoner. Teknikken, som er utviklet av forskere ved Rutgers University i USA, er bedre til å målrette regionen som sprøytes enn eksisterende metoder og gir økt kontroll over den elektriske utladningen av de ladede partiklene som avsettes. Resultatet er at mer av sprayen ender opp med å dekke området av interesse.

Elektrosprayavsetning innebærer å påføre en høy spenning til en flytende væske for å omdanne den til en tåke av fine partikler med ladede overflater. Når disse ladede partiklene beveger seg mot målområdet, fordamper de og avsetter et fast bunnfall.

Selv om teknikken er effektiv til å belegge massive gjenstander som bilkarosserier, er den mye mindre for mindre mål. Dette er fordi ladning bygges opp rundt målet og effektivt skjermer det fra "synet" av sprayen. Uten et mål destabiliseres sprayen til en større, mindre rettet tåke, forklarer Jonathan Singeren materialingeniør hos Rutgers og leder for en studie om den nye teknikken.

Dråper "ser" målet

I studien, som er detaljert i Nature Communications, holdt Singer og kollegaer dråpene rettet mot målet ved å plassere en stor, jordet støtte under den som er isolert fra spraydråpene ved hjelp av isolerende belegg. "Hensikten med denne støtten er å stabilisere det elektriske feltet og sørge for at alle dråper som nærmer seg målet 'ser' det," forklarer Singer.

Teamet demonstrerte denne teknikken med flere materialer, inkludert biokompatible polymerer, proteiner og bioaktive molekyler, og på både flate og mikronålarray-mål, som er komplekse overflater. Disse bioaktive stoffene kan være kostbare, men deres kliniske nytte betyr at de i økende grad blir brukt til å belegge medisinsk utstyr som stenter, defibrillatorer og pacemakere som er implantert i kroppen. Nylig har de også dukket opp i produkter som plastre som leverer medisiner og vaksiner gjennom huden. I begge tilfeller betyr det å kunne deponere dem mer effektivt å kaste bort mindre av det dyrebare materialet.

"Nåværende metoder oppnår bare omtrent 40 % effektivitet," bemerker Singer, "men ved å inkorporere forskjellige strategier for å manipulere 'ladningslandskapet' til partiklene som avsettes, kan vi produsere belegg som inneholder nesten 100% av det sprayede materialet på en overflate som måler 3 mm²».

Høy effektivitet i et bredt spekter av materialer

I tillegg til å være mer effektiv er den nye teknikken mer fleksibel enn eksisterende metoder, som ofte krever mye optimalisering av materialets formulering for å få riktig viskositet og overflatespenning for en spesifikk film. "En av tingene vi viste i arbeidet vårt er at vi kan oppnå høy effektivitet for å belegge et bredt spekter av materialer, inkludert småmolekylære legemidler, vaksiner og polymerer," sier Singer. "Dette betyr at vi kan bruke et bredere spekter av formuleringer og fokusere formuleringsutviklingen på hva den funksjonen er."

Når det gjelder vaksiner, kan dette for eksempel bety å fokusere på formuleringer som er bedre til å få stoffet inn i målcellene, sier han. Fysikkens verden.

Fram til nå har teamets forskning fokusert på tørrbelegg av mikronålarrayer med DNA-vaksiner, i samarbeid med deres sponsor GeneOne Life Science Inc., som produserer småmolekylære legemidler og vaksiner. "Microneedle arrays er lettere å administrere og mindre smertefulle enn vanlige injeksjoner, og tørrbelagte legemidler er generelt mer stabile," forklarer Singer. "Dette betyr at de kan transporteres til avsidesliggende eller undertjente befolkninger. Det faktum at beleggene kan avsettes på komplekse overflater bør også tillate andre bruksområder, for eksempel mer permanente implantater som vaskulære stenter som er behandlet med medisiner for å forhindre koagulering."

Microneedle patch kombinerer kaldt plasma og immunterapi for å behandle melanom

Lenger ned i linjen vil det å kunne målrette mot mønstrede elektrodematriser også muliggjøre applikasjoner innen mikroelektronikk i såkalt «lab-on-chip»-diagnostikk, legger han til.

De neste trinnene for denne teknologien er å demonstrere effektiviteten i dyreforsøk og til slutt i mennesker. "Vi fortsetter også forskning på å oversette maskinvaren vi trenger for å overføre prosessen fra laboratoriebenken til et mer kommersielt produkt," sier Singer, og legger til at samarbeid mellom universitet og industri har vært avgjørende for å få fart på deres tidligere arbeid inn i kliniske studier.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
• PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
• kilde: https://physicsworld.com/a/improved-electrospray-deposition-technique-could-bring-jab-free-vaccinations/