VIDEO: Dašak zraka umjesto injekcije s iglom

Nitko ne voli igle, ali one su neophodne za unošenje mnogih cjepiva i lijekova u tijelo. Koristeći cjepiva u prahu koja ne zahtijevaju hlađenje i sustav koji pokreće komprimirani plin, "MOF-Jet" sustav koji su razvili znanstvenici sa Sveučilišta u Teksasu iz Dallasa, mogao bi lako dostaviti lijekove protiv raka i drugih bolesti na bezbolan način.

Ideja za projekt nastala je iz dosade izazvane pandemijom. Glavni istraživač dr. Jeremiah Gassensmith, naručio je jeftine dijelove mlaznog sustava za ubrizgavanje na stlačeni plin kako bi eksperimentirao tijekom lockdowna. Kasnije, nakon što su se svi vratili u kampus, predao je dijelove Yalini Wijesundara, studentici diplomskog studija, s uputama: "Vidi što možeš učiniti s ovim."

Yalina je prethodno istraživala druge mlazne brizgaljke iz 1960-ih koje koriste komprimirani plin za ubrizgavanje uske struje tekućine. Kad bi se injektori mogli modificirati za ispaljivanje krutih tvari, mogli bi isporučivati ​​teret i u metalno-organskim okvirima ili MOF-ovima. To su porozne, kristalne strukture, koje djeluju poput molekularnih "kaveza" za inkapsulaciju raznih materijala, uključujući nukleinske kiseline i proteine. Kombinirajući mlazni injektor s postojećim radom laboratorija na MOF-ovima, Wijesundara je stvorila "MOF-Jet". Mlazni injektor može isporučiti lijekove u prahu tako što ih, doslovno, ubacuje zrakom, kao što možete vidjeti u ovom videu.

Mlazni injektori na tekućine imali su široku upotrebu za cijepljenje tijekom 60-ih godina prošlog stoljeća, ali bili su bolni i tekućina je često prskala natrag, potencijalno šireći druge bolesti kao što je hepatitis B.

Moderni potomak je "genski pištolj", koji se obično koristi u veterini i može koštati desetke tisuća dolara. Ovi uređaji također izbacuju biološki teret u stanice.

Gassensmithova grupa prethodno je radila s MOF-om koji se naziva zeolitic-imidazolate framework 8, ili ZIF-8. "U usporedbi sa zlatom, on je jeftin i štiti biološke materijale, poput nukleinskih kiselina", objašnjava Wijesundara. "Također možemo skladištiti formulacije cjepiva unutar njega kao prah na sobnoj temperaturi, što eliminira potrebu za ekstremno niskim temperaturama koje zahtijevaju mnoga tekuća cjepiva."

Tim je zatvorio razne biološke materijale unutar ZIF-8, što ih je zaštitilo od prebrze razgradnje. Za isporuku materijala u stanice, tim je koristio vlastiti modificirani "MOF-Jet" inspiriran genskom puškom. Wijesundara je stvorila "metke" za uređaj, svaki napunjen dozom funkcionaliziranog ZIF-8, a oblačić plina ispalio je praškastu formulaciju. Testirali su svoj sustav i pokazali da je MOF-Jet isporučio gen omotan ZIF-8 stanicama luka i protein omotan ZIF-8 miševima. Prema Gassensmithu, eksplozija iz injektora jednostavno se osjeća kao da ste pogođeni metkom od spužve, što je drastično manje bolno od uboda iglom.

Petljajući s MOF-Jetom, Wijesundara je ubrzo shvatila da se oslobađanje tereta može podesiti jednostavnom promjenom plina nosača mlaznice. ZIF-8 je osjetljiv na kiselu okolinu, a kada ugljični dioksid reagira s vodom u stanicama, stvara ugljičnu kiselinu koja zauzvrat pomaže razgraditi MOF. "Ako ga gađate ugljičnim dioksidom, brže će osloboditi svoj teret unutar stanica, a ako koristite običan zrak, to će trajati četiri ili pet dana", objašnjava ona. "To znači da bi se isti lijek mogao puštati u različita vremenska razdoblja bez promjene formulacije. "

Tim sada koristi ovu metodu za isporuku kemoterapeutika kao mogućeg liječenja melanoma, najozbiljnijeg oblika raka kože. Budući da MOF-Jet može raspršiti materijal na široko područje, mogao bi ravnomjernije rasporediti lijek za rak u melanom nego igla, a jednostavnim kontroliranjem plina nosača, mogli bi isporučiti kemoterapeutike s vremenskim okvirom brzog ili sporog otpuštanja, ovisno o potrebama pacijenta.

Iako su istraživanja još u tijeku, preliminarni pokusi daju obećavajuće rezultate. Wijesundara i Gassensmith kažu da bi prilagodljivost njihovog MOF-Jeta mogla omogućiti široki broj primjena, od veterinarske medicine do poljoprivrede, ili jednog dana čak i cijepljenja ili liječenja ljudi.

Istraživači će svoje rezultate predstaviti na proljetnom sastanku Američkog kemijskog društva (ACS).