Иголка

Автор: Американское химическое общество, 2 апреля 2023 г.

MOF-Jet, изображенный здесь, может «стрелять» генной терапией в клетки без боли, как игла. Кредит: Джеремайя Гассенсмит

Ученые предприняли шаги по разработке безболезненного метода доставки вакцины с использованием порошковых вакцин и двигателя MOF-Jet, работающего на сжатом газе. Эта система потенциально могла бы обеспечить лечение рака и других заболеваний без необходимости использования игл или охлаждения. Проект, представленный на гибридной встрече ACS Spring 2023, был задуман во время пандемии, когда главный исследователь, доктор Джеремия Гассенсмит, экспериментировал в домашних условиях с системами струйного впрыска, работающими на сжатом газе.

Никто не любит иглы, но они необходимы для введения в организм многих вакцин и биопрепаратов. Но что, если бы вместо этого их можно было проткнуть кожу, приложив лишь небольшое давление, как если бы вас ударили по руке пенопластовой игрушкой? Сегодня ученые сообщают о шагах, направленных на то, чтобы воплотить это в жизнь. Используя порошкообразные вакцины, не требующие охлаждения, и систему, работающую на сжатом газе, их «MOF-Jet» может легко и относительно безболезненно доставлять терапевтические средства против рака и других заболеваний.

Исследователи представят свои результаты на весеннем собрании Американского химического общества (ACS). ACS Spring 2023 — это гибридная встреча, которая проводится виртуально и очно 26–30 марта и включает более 10 000 презентаций по широкому кругу научных тем.

Идея проекта родилась из-за скуки, вызванной пандемией. Главный исследователь проекта Джеремайя Гассенсмит, доктор философии, заказал недорогие детали системы впрыска струи, работающей на сжатом газе, чтобы возиться с ней, сидя дома. Позже, когда все вернулись в кампус, он передал детали Ялини Виджесундаре, аспирантке лаборатории, с инструкциями: «Посмотрите, что можно с этим сделать».

Wijesundara, who is presenting the work at the meeting, took these instructions in stride. She had previously researched other jet injectors dating back to the 1960s that use compressed gas to inject a narrow stream of fluid. If the injectors could be modified to fire solids, she figured, they could deliver cargo encased in metal-organic frameworks, or MOFsMetal–organic frameworks (MOFs) are a new class of porous material compounds consisting of metal-to-organic ligand interactions. MOFs show promise to improve the efficiency and effectiveness of practical gas separation systems and are of interest for the storage of gases such as hydrogen and carbon dioxide." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> МФ тоже. Эти каркасы представляют собой пористые кристаллические структуры, которые действуют как молекулярные «клетки», инкапсулируя широкий спектр материалов, включая нуклеиновые кислоты и белки. Объединив струйный инжектор с существующими в лаборатории разработками по MOF, Видесундара создал «MOF-Jet». Струя может доставлять порошки к клеткам, буквально простреливая их воздухом. И Гассенсмит, и Виджесундара работают в Техасском университете в Далласе.

Струйные форсунки ранее широко использовались в армии, но они были болезненными, и жидкость часто выплескивалась обратно, потенциально распространяя другие заболевания, такие как гепатит B. Современным потомком является «генная пушка», которая обычно используется в ветеринарной медицине и может стоить десятки тысяч долларов. Эти устройства также направляют биологический груз в клетки. В этом случае груз прикрепляется к поверхности металлической микрочастицы, обычно изготовленной из золота или вольфрама. Но как только он проникает в кожу, частицы металла остаются там и могут ускорить деградацию биологического материала.

Другой стратегией было бы поместить груз внутри MOF. Группа Гассенсмита ранее работала с Министерством финансов под названием «Цеолитово-имидазолатный каркас восемь», или ZIF-8. «По сравнению с золотом оно дешевле и защищает биологические материалы, такие как нуклеиновые кислоты», — объясняет Видесундара. «Мы также можем хранить в нем составы вакцин в виде порошков при комнатной температуре, что устраняет необходимость в чрезвычайно низких температурах, которые требуются для многих жидких вакцин».