Indlejret dråbeprint-teknologi udskriver og behandler kontrollerbart dråber, der er suspenderet på plads

Forskere fra Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), MITs forskningsvirksomhed i Singapore, og National University of Singapore (NUS) har udviklet en unik metode til at generere og behandle væskedråber under tidligere uopnåelige forhold. Opdagelsen kan være transformativ i en række videnskabelige anvendelser, herunder studiet af biologiske og kemiske processer, og kan bane vejen for mere udsøgte og målrettede lægemiddel- og forbrugerprodukter.

Den nye proces er forklaret i et papir med titlen "Embedded droplet printing in yield-stress fluids", offentliggjort i det prestigefyldte tidsskrift, Proceedings of the National Academy of Sciences af Amerikas Forenede Stater ( PNAS ).

Dr. Arif Zainuddin Nelson, en forsker under SMART og Intra-CREATEs projekt Advanced Manufacturing of Pharmaceutical Drug Products using Modular Microfluidic Processes, ledet udviklingen af ​​den nye metode, som er den første af sin art til at udnytte flydespændingsvæsker til at skabe de ideelle betingelser for eksperimenter, behandling eller observation af prøver. Ved at bruge metoden til indlejret dråbeudskrivning, forskerholdet var i stand til at producere suspenderede og perfekt kugleformede lægemiddelfyldte partikler. Den nye tilgang undgår misdannelser, der er almindelige i konventionelle metoder, som producerer partikler, der er ægformede og resulterer i dårlig flydeevne under fremstilling af medicin.

"Vi har udviklet et sæt værktøjer, der giver os mulighed for at observere og behandle mange forskellige applikationer under denne unikke metode, herunder kemiske og biologiske reaktioner, " sagde NUS professor Saif Khan, som også er en del af forskerholdet. "Lægemidler er blot et af de områder, hvor dette kan give transformative resultater, det er der, vores arbejde er fokuseret. Vi kunne ændre den måde, stoffer fremstilles på, formulere dem på en måde, der forbedrer kvaliteten, revolutionere den måde, eksisterende lægemidler tages af patienter, og forestiller sig helt nye lægemidler, der ikke kan laves i dag."

Den indlejrede dråbeudskrivningsmetode, som også kan bruges til at ændre størrelsen og doseringen af ​​eksisterende lægemidler, ville være særlig nyttig til at designe højpotensmedicin, der skal tages i meget små doser, såsom medicin taget af kræftpatienter. Det kan også føre til mere skræddersyet medicin, da den nye proces ville gøre det lettere at udvikle små partier af specialiserede lægemidler til specifikke patienter.

"Med undtagelse af at gå ud i rummet for at være i nul-tyngdekraft, denne metode er den eneste måde at opnå et miljø, hvor forskellige processer kan observeres i en sådan isoleret tilstand, " sagde Dr. Nelson. "Men, at opnå en nul-tyngdekraftstilstand er uoverkommeligt dyrt, og vi har skabt en væsentligt nemmere og billigere proces for at opnå et unikt miljø, hvor kemiske og biologiske processer er uforstyrrede af udefrakommende kræfter."

For lægemidler, Intra-CREATEs nye mikrofluidiske proces ville omgå kapitalomkostningerne for dannelsen af ​​lægemidler af høj kvalitet, fører til potentielt billigere medicin, såvel. Den mikrofluidiske proces kan også muliggøre en række andre applikationer uden for fremstillingen af ​​medicin, inklusive:

• Antibiotikatestning:bakteriekolonier kan dyrkes inden for hver enkelt dråbe. Antibiotika og doseringer kan testes på hver dråbe for hurtigt at give læger og forskere et overblik over potentielle antibiotika og helbredelser. Det unikke miljø tillader manipulation af dråber på en måde, der kan simulere infektioner
• Indlejrede kemiske reaktionskamre:Mikrofluidsystemer er i stand til at håndtere en høj gennemstrømning af små og præcise volumener af reagenser. Den nye proces muliggør et forbedret miljø for kemiske reaktioner ved at fjerne faste grænser, og kan bruges til nanopartikelproduktion
  

Medforfatter til forskningspapiret, MIT professor Patrick Doyle, sagde, "Den nye mikrofluidiske proces kan være en gamechanger i en række videnskabelige eksperimenter, og den generelle og brede virkning af denne metode kunne ikke have været opnået uden SMART og NUS arbejde sammen."