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Yalini Wijesundara盯着她实验室里的气枪。
她的实验室主任、副教授耶利米·加森史密斯博士(Jeremiah Gassensmith)是在疫情引发的无聊情绪的刺激下,在自己的家庭办公室里到处撒食盐,才建立起这个实验室的。
封锁一结束,他就把它带到他的生物化学实验室,让威杰桑达拉为它找到一个研究用途。
当时,他是美国德克萨斯大学达拉斯分校(UTD)的一年级研究生,刚从斯里兰卡搬到德克萨斯州。
她感觉像一条离开水的鱼,仍然在弄清楚实验室是如何工作的。
加森史密斯副教授告诉她,慢慢来,你会弄明白的。
两年后,Wijesundara破解了密码。
她给老式气枪带来了新的生命,创造了一种用气体输送疫苗的系统。
Wijesundara说,这比传统的针针疫苗更少痛苦,相当于被Nerf子弹击中。
该研究结果发表在去年(2022年)的《化学科学》杂志上。
要让人们接种充气疫苗还有很长的路要走,但维杰桑达拉和加森史密斯副教授致力于创造一种不那么可怕的方式来提供拯救生命的药物。
“我们需要推动这一领域的发展,使接种疫苗无痛……尽可能。”后者说。
“治疗子弹”
ntaining powdered MOFs are put into a ‘bullet’ before it gets loaded into the MOF-jet." src="https://www.ns99.cn/skin/default/image/lazy.gif" class="lazy" original="http://www.pxc33.com/file/upload/202306/11/080040841.jpg">
在搬到德克萨斯之前,Wijesundara在斯里兰卡的Peradeniya大学研究金属有机框架(mof)。
mof是由金属离子和棒状有机分子组成的,它们像修补匠玩具一样聚集在一起,形成复杂的笼子。
这些笼子可以容纳气体、蛋白质,甚至DNA。
在选择博士课程时,Wijesundara看到加森史密斯副教授在UTD的化学实验室设计了MOF“笼子”来保存粉状的、货架稳定的疫苗。
这简直是天作之合。
考虑到气枪,她想知道它是否能将粉末状疫苗推进人体。
她深入研究了疫苗的历史,发现高压疫苗注射器在20世纪50年代开始流行。
这些注射器使用高速液体流推动疫苗通过皮肤。
然而,这些液体注射器不仅会带来痛苦,而且体液也会回流到注射器的喷嘴上,从而促进乙肝和丙肝等血源性传染病的传播。
“(我意识到)我们可以解决这个问题,”她说,“因为我们使用的是一种固体(疫苗),没有返喷问题。”
Wijesundara计算出了用气枪推动疫苗的理想压力和距离,她修改了气枪,创造了“mof射流”。
她使用了一种含有锌的MOF来携带疫苗,锌是一种存在于全身的矿物质。
她还拧了拧枪的喷嘴,以保持疫苗直到注射。
只要按一下按钮,MOF-jet的阀门就会迅速打开和关闭,在一个锌笼子里射出疫苗“子弹”。
一旦笼子进入皮肤,我们皮肤液体中的盐就会把笼子拉开,释放出疫苗。
有限公司控制释放
Wijesundara和副教授Gassensmith在植物细胞和老鼠身上测试了mof喷射,并使用了一种常见的蛋白质只用于疫苗实验。ntaining powdered MOFs into pig skin during a demonstration at UTD." src="https://www.ns99.cn/skin/default/image/lazy.gif" class="lazy" original="http://www.pxc33.com/file/upload/202306/11/080040521.jpg">
在测试过程中,他们发现了mof射流的另一个有用特性。
当使用二氧化碳等酸性气体推动疫苗通过皮肤时,锌笼迅速溶解并在24小时内释放出其内容物。
但当他们使用空气等更中性的气体时,笼子会在一到两周内慢慢分解。
加森史密斯副教授说:“你可以有效地控制你是想现在就服用药物,还是想在一段时间内慢慢释放药物。”
美国匹兹堡大学医学中心生物工程副教授蒂姆·科科伦博士表示,许多研究团队正在探索递送药物和疫苗的新方法。
可以通过皮肤转移药物的透皮贴片和超薄“微针”是正在研究的两种方法。
虽然Wijesundara和Gassensmith副教授的研究还处于早期阶段,但没有参与这项研究的Corcoran副教授表示,MOF颗粒的设计及其内容物的定时释放为该领域增添了一些新东西。
他说:“能够真正控制小小的治疗子弹,并让它完全按照你的想法去做,这确实是一个新奇的概念。”
再也不用打针了
加森史密斯副教授表示,MOF-jet可用于注射流感和Covid-19疫苗,以及一些糖尿病药物和过敏疫苗。
MOF-jet不能注射需要立即起作用的药物,比如急诊室的药物。
除了加森史密斯副教授在实验室里自己进行了试验外,它离在医生办公室使用还有很长的路要走,而且还没有在人体上进行测试。
他们还需要将笨重的原型机转换成易于使用的设备。
“它看起来像是你在汽车商店里找到的东西,而不是医生办公室里的东西,”他说。
Wijesundara正在探索MOF-jet是否可以用于黑色素瘤(一种皮肤癌)的治疗。
与针头相比,mof可以更均匀地将治疗分配到全身,医生可以定时释放药物。
她回忆说,项目初期的工作充满了挑战。
在发现了神秘气枪的用途之后,她和她的实验室同事正在朝着无针的未来迈进。- Adithi Ramakrishnan/达拉斯晨报/论坛报新闻服务