تقنية ترسيب الرذاذ الكهربائي المحسنة يمكن أن توفر لقاحات خالية من الطعنات - عالم الفيزياء

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

صورة تظهر مجموعة من الإبر الدقيقة المطلية بلقاح الحمض النووي المصبوغ باللون الوردي. الإبر الوردية تنبثق من خلفية برتقالية — العلاج باللون الوردي: لقاح الحمض النووي المصبوغ المغطى على مجموعة من الإبر الدقيقة عن طريق ترسيب الرذاذ الكهربائي الفعال. (بإذن من: سارة إتش بارك/ كلية روتجرز للهندسة)

يمكن استخدام تقنية رش كهربائي جديدة ودقيقة للغاية لإنشاء طبقات من المواد الحيوية والمركبات النشطة بيولوجيًا للتطبيقات الطبية مثل اللقاحات. هذه التقنية، التي طورها باحثون في جامعة روتجرز في الولايات المتحدة، أفضل في استهداف المنطقة التي يتم رشها من الطرق الحالية وتوفر تحكمًا متزايدًا في التفريغ الكهربائي للجسيمات المشحونة التي يتم ترسيبها. والنتيجة هي أن المزيد من الرذاذ ينتهي به الأمر إلى طلاء المنطقة محل الاهتمام.

يتضمن الترسيب بالرذاذ الكهربائي تطبيق جهد عالي على السائل المتدفق لتحويله إلى رذاذ من الجسيمات الدقيقة ذات الأسطح المشحونة. عندما تنتقل هذه الجسيمات المشحونة نحو المنطقة المستهدفة، فإنها تتبخر وتترسب راسبًا صلبًا.

وفي حين أن هذه التقنية فعالة في طلاء الأجسام الضخمة مثل هياكل السيارات، إلا أنها أقل فعالية بكثير بالنسبة للأهداف الأصغر حجمًا. وذلك لأن الشحنة تتراكم حول الهدف وتحجبه بشكل فعال عن "منظر" الرذاذ. ويوضح أنه بدون هدف، يزعزع استقرار الرذاذ ويتحول إلى ضباب أكبر وأقل توجيهًا جوناثان سينجرأو المعلم مهندس مواد في روتجرز وقائد دراسة التقنية الجديدة.

القطرات "ترى" الهدف

وفي الدراسة التي تفصيلها طبيعة الاتصالاتاحتفظ سينجر وزملاؤه بالقطرات الموجهة نحو الهدف من خلال وضع دعامة أرضية كبيرة تحتها معزولة عن قطرات الرش بواسطة طبقات عازلة. يوضح سينجر: "الغرض من هذا الدعم هو تثبيت المجال الكهربائي والتأكد من أن أي قطرات تقترب من الهدف "تراها".

أظهر الفريق هذه التقنية باستخدام العديد من المواد، بما في ذلك البوليمرات المتوافقة حيويًا والبروتينات والجزيئات النشطة بيولوجيًا، وعلى كل من الأهداف المسطحة والإبر الدقيقة، وهي أسطح معقدة. يمكن أن تكون هذه المواد النشطة بيولوجيًا مكلفة، لكن فائدتها السريرية تعني أنها تُستخدم بشكل متزايد لتغطية الأجهزة الطبية مثل الدعامات، وأجهزة تنظيم ضربات القلب، وأجهزة تنظيم ضربات القلب المزروعة في الجسم. وفي الآونة الأخيرة، ظهرت أيضًا في منتجات مثل اللاصقات التي توصل الأدوية واللقاحات عبر الجلد. وفي كلتا الحالتين، فإن القدرة على إيداعها بشكل أكثر كفاءة يعني إهدار كمية أقل من المواد الثمينة.

يشير سينجر إلى أن "الطرق الحالية لا تحقق سوى حوالي 40% من الكفاءة، ولكن من خلال دمج استراتيجيات مختلفة لمعالجة "مشهد الشحن" للجسيمات التي يتم ترسيبها، يمكننا إنتاج طلاءات تحتوي على ما يقرب من 100% من المادة المرشوشة على سطح قياس". 3 ملم²".

كفاءة عالية في مجموعة واسعة من المواد

فضلا عن كونها أكثر كفاءة، فإن التقنية الجديدة أكثر مرونة من الأساليب الحالية، والتي غالبا ما تتطلب الكثير من التحسين لتركيبة المادة للحصول على اللزوجة المناسبة والتوتر السطحي لفيلم معين. يقول سينغر: "أحد الأشياء التي أظهرناها في عملنا هو أنه يمكننا تحقيق كفاءات عالية في طلاء مجموعة واسعة من المواد، بما في ذلك الأدوية الجزيئية الصغيرة واللقاحات والبوليمرات". "وهذا يعني أنه يمكننا استخدام نطاق أوسع من الصيغ والتركيز على تطوير هذه الصياغة مهما كانت هذه الوظيفة."

وفي حالة اللقاحات، على سبيل المثال، قد يعني هذا التركيز على التركيبات الأفضل في إيصال الدواء إلى الخلايا المستهدفة، كما يقول. عالم الفيزياء.

حتى الآن، ركزت أبحاث الفريق على صفائف الإبر الدقيقة ذات الطلاء الجاف مع لقاحات الحمض النووي، بالتعاون مع الشركة الراعية لهم GeneOne Life Science Inc.، التي تصنع الأدوية واللقاحات ذات الجزيئات الصغيرة. يوضح سينجر: "إن استخدام المصفوفات ذات الإبر الدقيقة أسهل وأقل إيلامًا من الحقن التقليدية، وتكون الأدوية المغلفة الجافة أكثر استقرارًا بشكل عام". "وهذا يعني أنه يمكن نقلهم إلى المناطق النائية أو السكان الذين يعانون من نقص الخدمات. إن حقيقة إمكانية ترسيب الطلاءات على الأسطح المعقدة يجب أن تسمح أيضًا بتطبيقات أخرى، مثل عمليات زرع أكثر استدامة مثل الدعامات الوعائية التي يتم علاجها بالأدوية لمنع التجلط.

تجمع رقعة Microneedle بين البلازما الباردة والعلاج المناعي لعلاج سرطان الجلد

ويضيف أنه في المستقبل، فإن القدرة على استهداف مصفوفات الأقطاب الكهربائية المنقوشة ستمكن أيضًا من استخدام التطبيقات في مجال الإلكترونيات الدقيقة فيما يسمى بتشخيص "المختبر على الرقاقة".

وتتمثل الخطوات التالية لهذه التكنولوجيا في إثبات فعاليتها في التجارب على الحيوانات وفي نهاية المطاف على البشر. يقول سينجر: "نحن نواصل أيضًا البحث في ترجمة الأجهزة التي نحتاجها لنقل العملية من مقاعد المختبر إلى منتج تجاري أكثر"، مضيفًا أن التعاون بين الجامعات والصناعة كان حاسمًا لتسريع عملهم السابق في التجارب السريرية.