科学家开发生物活性材料的高效喷雾技术

罗格斯大学的科学家们设计了一种高精度的方法，为各种医疗产品创建生物活性材料涂层。研究人员表示，这种技术可以为透皮药物的新时代铺平道路，包括免注射疫苗。

研究人员在《自然通讯》上撰文描述了一种电喷雾沉积的新方法，这是一种工业喷涂工艺。从本质上讲，罗格斯大学的科学家开发了一种方法，可以更好地控制喷雾区内的目标区域以及沉积的微观颗粒的电特性。对这两个特性的更好控制意味着更多的喷雾可能会击中其微观目标。

在电喷雾沉积中，制造商向流动液体(例如生物制药)施加高压，将其转化为细颗粒。每个液滴在到达目标区域时都会蒸发，从原始溶液中沉积出固体沉淀物。

“虽然许多人认为电喷雾沉积是一种有效的方法，但它通常不适用于比喷雾更小的目标，例如透皮贴剂中的微针阵列，”机械系副教授 Jonathan Singer说。罗格斯大学工程学院和航空航天工程学院的教授，也是该研究的作者。“目前的方法只能达到 40% 左右的效率。然而，通过我们开发的先进工程技术，我们可以实现统计上与 100% 几乎没有区别的效率。”

涂层对于各种医疗应用越来越重要。它们用于植入体内的医疗设备，例如支架、除颤器和起搏器。它们开始更频繁地用于采用生物制剂的新产品，例如透皮贴剂。

先进的生物或“生物活性”材料(例如药物和疫苗)的生产成本可能很高，特别是如果浪费任何材料，这可能会极大地限制患者是否可以接受特定的治疗。

辛格说：“我们正在评估电喷雾沉积是否可以成为一种有效的方法来制造生物医学活性涂层，电喷雾沉积是一种行之有效的分析化学方法。”

研究人员表示，更高的效率可能是使电喷雾沉积对于使用生物活性材料制造医疗器械更具吸引力的关键。

“能够以 100% 的效率沉积意味着不会浪费任何材料，从而允许以这种方式涂覆设备或疫苗，”材料科学与工程系的博士生、该论文的第一作者 Sarah Park 说。纸。“我们预计未来的工作将扩大兼容材料的范围以及这种高效方法的材料输送率。”

此外，研究人员表示，与制造中使用的其他涂层技术(例如浸涂和喷墨印刷)不同，新的电喷雾沉积技术的特点是“远场”，这意味着它不需要对喷雾源进行高精度定位。 。因此，采用大规模制造技术所需的设备将更加便宜且更易于设计。

参与这项研究的其他罗格斯大学科学家包括 Jerry Shan 和 Hao Lin 教授、前博士生 Lin Lei(现就职于重庆交通大学)和 Emran Lallow(现就职于 GeneOne Life Science, Inc.)以及前本科生 Darrel D'Souza。机械与航空航天工程系;以及生物医学工程系的教授 David Shreiber 和 Jeffrey Zahn、博士生 Maria Atzampou 和前博士生 Emily DiMartini。这项工作得到了 GeneOne Life Science, Inc. 的支持。