Kỹ thuật lắng đọng phun điện cải tiến có thể mang lại vắc xin không cần tiêm chủng – Vật lý Thế giới

Kỹ thuật lắng đọng phun điện cải tiến có thể mang lại vắc xin không cần tiêm chủng – Vật lý Thế giới

Dấu thời gian: 26:2023 PM ngày 12 tháng 00 năm XNUMX

Hình ảnh cho thấy một dãy vi kim được phủ vắc-xin DNA nhuộm màu hồng. Những chiếc kim màu hồng đang nhô lên trên nền màu cam
Xử lý màu hồng: Vắc-xin DNA nhuộm được phủ trên mảng vi kim bằng phương pháp lắng đọng phun điện hiệu quả. (Được phép: Sarah H Park/Trường Kỹ thuật Rutgers)

Một kỹ thuật phun điện mới và có độ chính xác cao có thể được sử dụng để tạo ra lớp phủ vật liệu sinh học và hợp chất hoạt tính sinh học cho các ứng dụng y tế như tiêm chủng. Kỹ thuật này được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Rutgers ở Mỹ, có khả năng nhắm mục tiêu vào khu vực được phun tốt hơn so với các phương pháp hiện có và giúp tăng khả năng kiểm soát sự phóng điện của các hạt tích điện được lắng đọng. Kết quả là lượng phun nhiều hơn sẽ phủ lên khu vực quan tâm.

Sự lắng đọng phun điện bao gồm việc đặt một điện áp cao vào chất lỏng đang chảy để chuyển nó thành sương mù gồm các hạt mịn có bề mặt tích điện. Khi các hạt tích điện này di chuyển về phía khu vực mục tiêu, chúng bay hơi và tạo ra kết tủa rắn.

Mặc dù kỹ thuật này có hiệu quả trong việc phủ các vật thể lớn như thân ô tô, nhưng nó lại kém hơn nhiều đối với các mục tiêu nhỏ hơn. Điều này là do điện tích tích tụ xung quanh mục tiêu và che chắn mục tiêu một cách hiệu quả khỏi “tầm nhìn” của bình xịt. Giải thích: Nếu không có mục tiêu, tia phun sẽ mất ổn định thành một màn sương lớn hơn, ít định hướng hơn Ca sĩ Jonathan, Một kỹ sư vật liệu tại Rutgers và là người đứng đầu cuộc nghiên cứu về kỹ thuật mới.

Giọt nước “nhìn thấy” mục tiêu

Trong nghiên cứu được trình bày chi tiết ở Nature Communications, Singer và các đồng nghiệp giữ cho các giọt nước hướng vào mục tiêu bằng cách đặt một giá đỡ lớn nối đất bên dưới nó, ngăn cách với các giọt phun bằng lớp phủ cách điện. Singer giải thích: “Mục đích của sự hỗ trợ này là để ổn định điện trường và đảm bảo rằng bất kỳ giọt nước nào tiếp cận mục tiêu đều sẽ nhìn thấy nó”.

Nhóm nghiên cứu đã trình diễn kỹ thuật này bằng một số vật liệu, bao gồm các polyme tương thích sinh học, protein và các phân tử hoạt tính sinh học, cũng như trên cả mục tiêu mảng phẳng và mảng kim siêu nhỏ, là những bề mặt phức tạp. Những hoạt chất sinh học này có thể tốn kém, nhưng tính hữu dụng trên lâm sàng của chúng có nghĩa là chúng ngày càng được sử dụng để bọc các thiết bị y tế như ống đỡ động mạch, máy khử rung tim và máy điều hòa nhịp tim được cấy vào cơ thể. Gần đây hơn, chúng còn xuất hiện trong các sản phẩm như miếng dán cung cấp thuốc và vắc xin qua da. Trong cả hai trường hợp, việc có thể gửi chúng hiệu quả hơn đồng nghĩa với việc lãng phí ít vật liệu quý giá hơn.

Singer lưu ý: “Các phương pháp hiện tại chỉ đạt được hiệu suất khoảng 40%, nhưng bằng cách kết hợp các chiến lược khác nhau để điều khiển 'cảnh điện tích' của các hạt được lắng đọng, chúng tôi có thể tạo ra các lớp phủ chứa gần như 100% vật liệu được phun trên bề mặt đo. 3mm2".

Hiệu quả cao trên nhiều loại vật liệu

Ngoài hiệu quả hơn, kỹ thuật mới còn linh hoạt hơn các phương pháp hiện có, vốn thường đòi hỏi nhiều sự tối ưu hóa trong công thức của vật liệu để có được độ nhớt và sức căng bề mặt phù hợp cho một màng cụ thể. Singer cho biết: “Một trong những điều chúng tôi đã thể hiện trong nghiên cứu của mình là chúng tôi có thể đạt được hiệu quả cao khi phủ nhiều loại vật liệu, bao gồm thuốc phân tử nhỏ, vắc xin và polyme”. “Điều này có nghĩa là chúng tôi có thể sử dụng nhiều công thức hơn và tập trung phát triển công thức đó vào bất kỳ chức năng nào.”

Ví dụ, trong trường hợp vắc-xin, điều này có thể có nghĩa là tập trung vào các công thức có khả năng đưa thuốc vào tế bào đích tốt hơn, ông nói. Thế giới vật lý.

Cho đến nay, nghiên cứu của nhóm đã tập trung vào mảng vi kim phủ khô bằng vắc xin DNA, với sự hợp tác của nhà tài trợ GeneOne Life Science Inc., công ty sản xuất vắc xin và thuốc phân tử nhỏ. Singer giải thích: “Mảng microneedle dễ sử dụng hơn và ít đau hơn so với các mũi tiêm thông thường, đồng thời thuốc phủ khô nhìn chung ổn định hơn”. “Điều này có nghĩa là chúng có thể được vận chuyển đến những vùng dân cư xa xôi hoặc chưa được phục vụ đầy đủ. Thực tế là lớp phủ có thể được phủ lên các bề mặt phức tạp cũng sẽ cho phép ứng dụng vào các ứng dụng khác, chẳng hạn như cấy ghép lâu dài hơn như ống đỡ động mạch được điều trị bằng thuốc để ngăn ngừa đông máu.”

Ông cho biết thêm, trong tương lai, việc có thể nhắm mục tiêu vào các mảng điện cực có hoa văn cũng sẽ cho phép ứng dụng trong vi điện tử trong cái gọi là chẩn đoán “phòng thí nghiệm trên chip”.

Các bước tiếp theo của công nghệ này là chứng minh tính hiệu quả của nó trong các thí nghiệm trên động vật và cuối cùng là ở người. Singer cho biết: “Chúng tôi cũng đang tiếp tục nghiên cứu chuyển đổi phần cứng mà chúng tôi cần để chuyển quy trình từ phòng thí nghiệm sang một sản phẩm thương mại hơn”. Ông cũng cho biết thêm rằng sự hợp tác giữa trường đại học và ngành công nghiệp là rất quan trọng để đẩy nhanh công việc trước đây của họ thành các thử nghiệm lâm sàng.

Dấu thời gian:

Thêm từ Thế giới vật lý