Gli scienziati sviluppano una tecnica di spruzzatura efficiente per materiali bioattivi

Jun 29, 2023

Gli scienziati della Rutgers hanno ideato un metodo estremamente accurato per creare rivestimenti di materiali biologicamente attivi per una varietà di prodotti medici. Secondo i ricercatori, tale tecnica potrebbe aprire la strada a una nuova era di farmaci transdermici, comprese le vaccinazioni senza iniezione.

Scrivendo su Nature Communications, ricercatoridescritto un nuovo approccio alla deposizione elettrospray, un processo di rivestimento a spruzzo industriale. In sostanza, gli scienziati della Rutgers hanno sviluppato un modo per controllare meglio la regione bersaglio all'interno di una zona di spruzzatura, nonché le proprietà elettriche delle particelle microscopiche che vengono depositate. La maggiore padronanza di queste due proprietà significa che è probabile che una quantità maggiore di spray colpisca il suo bersaglio microscopico.

Nella deposizione elettrospray, i produttori applicano un'alta tensione a un liquido che scorre, come un prodotto biofarmaceutico, convertendolo in particelle fini. Ciascuna di queste goccioline evapora mentre viaggia verso un'area target, depositando un precipitato solido dalla soluzione originale.

"Mentre molte persone pensano alla deposizione elettrospray come un metodo efficiente, la sua applicazione normalmente non funziona per obiettivi più piccoli dello spray, come gli array di microaghi nei cerotti transdermici", ha affermato Jonathan Singer, professore associato presso il Dipartimento di Meccanica. e Ingegneria Aerospaziale presso la Rutgers School of Engineering e autore dello studio. “I metodi attuali raggiungono solo il 40% circa di efficienza. Tuttavia, attraverso le tecniche ingegneristiche avanzate che abbiamo sviluppato, possiamo raggiungere efficienze statisticamente indistinguibili dal 100%”.

I rivestimenti sono sempre più critici per una varietà di applicazioni mediche. Vengono utilizzati su dispositivi medici impiantati nel corpo, come stent, defibrillatori e pacemaker. E stanno cominciando a essere utilizzati più frequentemente nei nuovi prodotti che impiegano prodotti biologici, come i cerotti transdermici.

I materiali biologici avanzati o “bioattivi”, come farmaci e vaccini, possono essere costosi da produrre, soprattutto se parte del materiale viene sprecato, il che può limitare notevolmente la possibilità che un paziente possa ricevere un determinato trattamento.

"Stavamo cercando di valutare se la deposizione elettrospray, che è un metodo ben consolidato per la chimica analitica, potesse essere trasformata in un approccio efficiente per creare rivestimenti attivi dal punto di vista biomedico", ha affermato Singer.

Efficienze più elevate potrebbero essere la chiave per rendere la deposizione elettrospray più attraente per la produzione di dispositivi medici che utilizzano materiali bioattivi, hanno affermato i ricercatori.

"Essere in grado di depositare con un'efficienza del 100% significa che nessuno dei materiali verrebbe sprecato, consentendo di rivestire dispositivi o vaccini in questo modo", ha affermato Sarah Park, dottoranda presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali e prima autrice dello studio. la carta. “Prevediamo che il lavoro futuro amplierà la gamma di materiali compatibili e il tasso di consegna dei materiali di questo approccio ad alta efficienza”.

Inoltre, a differenza di altre tecniche di rivestimento utilizzate nella produzione, come il rivestimento per immersione e la stampa a getto d'inchiostro, la nuova tecnica di deposizione elettrospray è caratterizzata come "campo lontano", il che significa che non richiede un posizionamento estremamente accurato della fonte di spruzzo, hanno affermato i ricercatori. . Di conseguenza, le attrezzature necessarie per impiegare la tecnica per la produzione di massa sarebbero più convenienti e più facili da progettare.

Altri scienziati della Rutgers coinvolti nello studio includevano i professori Jerry Shan e Hao Lin, gli ex studenti di dottorato Lin Lei (ora alla Chongqing Jiaotong University) ed Emran Lallow (ora alla GeneOne Life Science, Inc.), e l'ex studente universitario Darrel D'Souza, tutti del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale; e i professori David Shreiber e Jeffrey Zahn, la dottoranda Maria Atzampou e l'ex dottoranda Emily DiMartini, tutti del Dipartimento di Ingegneria Biomedica. Questo lavoro è stato supportato da GeneOne Life Science, Inc.

- Questo comunicato stampa è stato originariamente pubblicato sul sito web della Rutgers University