Förbättrad elektrosprayavsättningsteknik kan ge stötfria vaccinationer – Physics World

En ny och mycket noggrann elektrosprayteknik skulle kunna användas för att skapa beläggningar av biomaterial och bioaktiva föreningar för medicinska tillämpningar som vaccinationer. Tekniken, som utvecklats av forskare vid Rutgers University i USA, är bättre på att rikta in sig på regionen som sprutas än befintliga metoder och ger ökad kontroll över den elektriska urladdningen av de laddade partiklar som avsätts. Resultatet är att mer av sprayen slutar belägga området av intresse.

Elektrosprayavsättning innebär att en hög spänning appliceras på en strömmande vätska för att omvandla den till en dimma av fina partiklar med laddade ytor. När dessa laddade partiklar färdas mot målområdet avdunstar de och avsätter en fast fällning.

Även om tekniken är effektiv för att belägga massiva föremål som bilkarosser, är den mycket mindre för mindre mål. Detta beror på att laddning byggs upp runt målet och effektivt skärmar av det från "synen" av sprayen. Utan ett mål destabiliseras sprayen till en större, mindre riktad dimma, förklarar Jonathan Singer, en materialingenjör på Rutgers och ledare för en studie om den nya tekniken.

Droppar "ser" målet

I studien, som beskrivs i detalj i Nature Communications, Singer och kollegor höll dropparna riktade mot målet genom att placera ett stort, jordat stöd under det som är isolerat från spraydropparna genom isolerande beläggningar. "Syftet med detta stöd är att stabilisera det elektriska fältet och se till att alla droppar som närmar sig målet 'ser' det", förklarar Singer.

Teamet demonstrerade denna teknik med flera material, inklusive biokompatibla polymerer, proteiner och bioaktiva molekyler, och på både platta och mikronålar, som är komplexa ytor. Dessa bioaktiva ämnen kan vara dyra, men deras kliniska användbarhet innebär att de i allt högre grad används för att belägga medicinsk utrustning som stentar, defibrillatorer och pacemakers som implanteras i kroppen. På senare tid har de också dykt upp i produkter som plåster som levererar läkemedel och vacciner genom huden. I båda fallen innebär att kunna deponera dem mer effektivt att slösa bort mindre av det dyrbara materialet.

"Nuvarande metoder uppnår bara cirka 40% effektivitet," konstaterar Singer, "men genom att införliva olika strategier för att manipulera "laddningslandskapet" för de partiklar som avsätts, kan vi producera beläggningar som innehåller nästan 100% av det sprutade materialet på en yta som mäter 3 mm². "

Hög effektivitet i ett brett urval av material

Förutom att den är mer effektiv är den nya tekniken mer flexibel än befintliga metoder, som ofta kräver mycket optimering av materialets formulering för att få rätt viskositet och ytspänning för en specifik film. "En av de saker vi visade i vårt arbete är att vi kan uppnå hög effektivitet för att belägga ett brett spektrum av material, inklusive småmolekylära läkemedel, vacciner och polymerer," säger Singer. "Detta innebär att vi kan använda ett bredare utbud av formuleringar och fokusera formuleringsutvecklingen på vilken funktion det än är."

När det gäller vacciner kan det till exempel innebära att man fokuserar på formuleringar som är bättre på att få in läkemedlet i målcellerna, säger han. Fysikvärlden.

Fram till nu har teamets forskning fokuserat på torrbeläggning av mikronålar med DNA-vacciner, i samarbete med deras sponsor GeneOne Life Science Inc., som tillverkar småmolekylära läkemedel och vacciner. "Microneedle arrays är lättare att administrera och mindre smärtsamma än vanliga injektioner, och torrbelagda läkemedel är i allmänhet mer stabila", förklarar Singer. "Detta betyder att de kan transporteras till avlägsna eller underbetjänade befolkningar. Det faktum att beläggningarna kan avsättas på komplexa ytor bör också möjliggöra andra tillämpningar, såsom mer permanenta implantat som vaskulära stentar som behandlas med läkemedel för att förhindra koagulering."

Microneedle patch kombinerar kall plasma och immunterapi för att behandla melanom

Längre ner i linjen kommer att kunna rikta in sig på mönstrade elektroduppsättningar också möjliggöra tillämpningar inom mikroelektronik i så kallad "lab-on-chip"-diagnostik, tillägger han.

Nästa steg för denna teknik är att demonstrera dess effektivitet i djurförsök och i slutändan i människor. "Vi fortsätter också forskning för att översätta hårdvaran vi behöver för att överföra processen från laboratoriebänken till en mer kommersiell produkt", säger Singer och tillägger att samarbetet mellan universitet och industri har varit avgörande för att påskynda deras tidigare arbete till kliniska prövningar.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/improved-electrospray-deposition-technique-could-bring-jab-free-vaccinations/