«Наведи и стреляй»: пневматический «пистолет» может безболезненно доставлять вакцины и другие лекарства

Может ли дуновение воздуха однажды заменить иглу при доставке лекарств и вакцин? Эти учёные работают над этим.

Последние несколько лет подчеркнули важность вакцин для защиты общественного здравоохранения – но что, если бы существовал лучший способ доставки вакцины, чем с помощью ужасной иглы?

У исследователей может быть ответ - в виде струи, которая может продуть вакцину через кожу при небольшом давлении - ощущение, которое они сравнивают с ударом пенопластовой игрушки.

MOF-Jet, разработанный учеными Техасского университета в Далласе, США, был представлен аудитории на весеннем собрании Американского химического общества в понедельник.

Главный исследователь проекта Джеремайя Гассенсмит начал работать над этой идеей во время карантина из-за пандемии COVID-19. Он заказал недорогие детали системы струйного впрыска, работающей на сжатом газе, а затем передал их Ялини Видесундаре, аспирантке лаборатории.

Виджесундара, который представил работу на встрече, ранее исследовал другие струйные форсунки, выпущенные в 1960-х годах, которые используют сжатый газ для впрыска узкого потока жидкости.

Думая, что если бы инжекторы можно было модифицировать для сжигания твердых веществ, она подумала, что они могли бы стать системой доставки материалов внутри металлоорганического каркаса (MOF). Это пористые кристаллические структуры, которые действуют как молекулярные клетки и инкапсулируют самые разные материалы, включая нуклеиновые кислоты и белки.

Объединив струйный инжектор с существующими в лаборатории разработками по MOF, Видесундара создал MOF-Jet, который может доставлять порошки в клетки, впрыскивая в них воздух.

Группа Гассенсмита ранее работала с Министерством финансов под названием «Цеолитово-имидазолатный каркас восемь», или ZIF-8.

«По сравнению с золотом оно дешевле и защищает биологические материалы, такие как нуклеиновые кислоты».объяснил Виджесундара . «Мы также можем хранить в нем составы вакцин в виде порошков при комнатной температуре, что устраняет необходимость в чрезвычайно низких температурах, которые требуются для многих жидких вакцин».

Команда поместила различные биологические материалы в ЗИФ-8, что защитило их от слишком быстрого разрушения.

Затем они модифицировали генную пушку, которая обычно используется в ветеринарии для запуска генетического материала или белков в клетки животных, чтобы создать MOF-Jet. Поток газа выстрелил порошкообразным составом в клетки, что, по словам Виджесундары, было так же просто, как «навести и выстрелить».

Они протестировали свою систему и показали, что MOF-Jet доставляет ген, заключенный в ZIF-8, в клетки лука и белок, заключенный в ZIF-8, мышам. По словам Гассенсмита, выстрел из инжектора ощущается «как будто вас ударили пулей Nerf» — гораздо менее болезненно, чем укол иглой.

Команда также поняла, что они могут изменить скорость высвобождения груза, изменив используемый газ. ЗИФ-8 чувствителен к кислой среде, и когда углекислый газ вступает в реакцию с водой в клетках, образуется угольная кислота, которая, в свою очередь, помогает расщеплять MOF.

«Если вы выстрелите в него углекислым газом, он быстрее высвободит свой груз внутри клеток; если вы используете обычный воздух, это займет четыре или пять дней», — объяснила она. Это означает, что один и тот же препарат может выпускаться в разные сроки без изменения его рецептуры. «Как только мы это поняли, перед нами открылось много возможностей», — сказал Гассенсмит.

В настоящее время команда использует этот метод для доставки химиотерапевтических препаратов и адъювантов в качестве потенциального лечения меланомы, самой серьезной формы рака кожи.

Они говорят, что, поскольку MOF-Jet может распылять материал на большую площадь, он может распределить лекарство от рака в меланоме более равномерно, чем с помощью иглы, которая является нынешним методом доставки.

Исследования все еще продолжаются, и исследователи полагают, что адаптируемость их MOF-Jet может обеспечить широкий спектр применений, от ветеринарной медицины до сельского хозяйства, а когда-нибудь даже для вакцинации или лечения людей.