Des scientifiques développent une technique de pulvérisation efficace pour les matériaux bioactifs

Jun 29, 2023

Les scientifiques de Rutgers ont mis au point une méthode très précise pour créer des revêtements de matériaux biologiquement actifs pour une variété de produits médicaux. Une telle technique pourrait ouvrir la voie à une nouvelle ère de médicaments transdermiques, y compris des vaccinations sans injection, ont indiqué les chercheurs.

Écrivant dans Nature Communications, chercheursdécrit une nouvelle approche au dépôt par électropulvérisation, un procédé industriel de revêtement par pulvérisation. Essentiellement, les scientifiques de Rutgers ont développé un moyen de mieux contrôler la région cible dans une zone de pulvérisation ainsi que les propriétés électriques des particules microscopiques déposées. La meilleure maîtrise de ces deux propriétés signifie qu’une plus grande quantité de pulvérisation est susceptible d’atteindre sa cible microscopique.

Lors du dépôt par électropulvérisation, les fabricants appliquent une haute tension à un liquide en écoulement, tel qu'un produit biopharmaceutique, le convertissant en fines particules. Chacune de ces gouttelettes s'évapore lorsqu'elle se déplace vers une zone cible, déposant un précipité solide de la solution d'origine.

"Bien que beaucoup de gens considèrent le dépôt par électrospray comme une méthode efficace, son application ne fonctionne normalement pas pour des cibles plus petites que le spray, comme les réseaux de micro-aiguilles dans les patchs transdermiques", a déclaré Jonathan Singer, professeur agrégé au Département de mécanique. et génie aérospatial à la Rutgers School of Engineering et auteur de l'étude. « Les méthodes actuelles n’atteignent qu’environ 40 pour cent d’efficacité. Cependant, grâce aux techniques d'ingénierie avancées que nous avons développées, nous pouvons atteindre des efficacités statistiquement impossibles à distinguer de 100 %.

Les revêtements sont de plus en plus critiques pour diverses applications médicales. Ils sont utilisés sur les dispositifs médicaux implantés dans le corps, tels que les stents, les défibrillateurs et les stimulateurs cardiaques. Et ils commencent à être utilisés plus fréquemment dans de nouveaux produits utilisant des produits biologiques, tels que les patchs transdermiques.

Les matériaux biologiques avancés ou « bioactifs », tels que les médicaments et les vaccins, peuvent être coûteux à produire, surtout si une partie de ces matériaux est gaspillée, ce qui peut grandement limiter la possibilité pour un patient de recevoir un traitement donné.

"Nous cherchions à évaluer si le dépôt par électropulvérisation, qui est une méthode bien établie en chimie analytique, pouvait devenir une approche efficace pour créer des revêtements biomédicaux actifs", a déclaré Singer.

Des rendements plus élevés pourraient être la clé pour rendre le dépôt par électropulvérisation plus attrayant pour la fabrication de dispositifs médicaux utilisant des matériaux bioactifs, ont déclaré les chercheurs.

"Le fait de pouvoir déposer avec une efficacité de 100 % signifie qu'aucun matériau ne sera gaspillé, ce qui permettra de recouvrir des dispositifs ou des vaccins de cette manière", a déclaré Sarah Park, doctorante au Département de science et d'ingénierie des matériaux et première auteure de l'étude. le papier. "Nous prévoyons que les travaux futurs élargiront la gamme de matériaux compatibles et le taux de livraison des matériaux de cette approche à haute efficacité."

De plus, contrairement à d'autres techniques de revêtement utilisées dans la fabrication, telles que le revêtement par immersion et l'impression à jet d'encre, la nouvelle technique de dépôt par électropulvérisation est caractérisée comme étant un « champ lointain », ce qui signifie qu'elle ne nécessite pas un positionnement très précis de la source de pulvérisation, ont déclaré les chercheurs. . En conséquence, l’équipement nécessaire à l’utilisation de la technique de fabrication de masse serait plus abordable et plus facile à concevoir.

Parmi les autres scientifiques de Rutgers participant à l'étude figuraient les professeurs Jerry Shan et Hao Lin, les anciens doctorants Lin Lei (maintenant à l'Université Jiaotong de Chongqing) et Emran Lallow (maintenant à GeneOne Life Science, Inc.), et l'ancien étudiant de premier cycle Darrel D'Souza, tous du Département de génie mécanique et aérospatial; et les professeurs David Shreiber et Jeffrey Zahn, la doctorante Maria Atzampou et l'ancienne doctorante Emily DiMartini, tous du Département de génie biomédical. Ce travail a été soutenu par GeneOne Life Science, Inc.

- Ce communiqué de presse a été initialement publié sur le site Web de l'Université Rutgers