Thư viện Nguồn Tin KH&CN Tài nguyên là trí thức
Bài viết liên quan
Thuốc y sinh được tạo ra bởi các tế bào sống và được sử dụng để điều trị ung thư và các bệnh tự miễn dịch trong số những thứ khác. Một thách thức là sản xuất thuốc rất đắt, điều này hạn chế khả năng tiếp cận toàn cầu. Hiện các nhà nghiên cứu đã phát minh ra một loại vật liệu sử dụng tín hiệu điện để bắt và giải phóng các phân tử sinh học. Phương pháp mới và hiệu quả có thể có tác động lớn đến sự phát triển của y sinh học và mở đường cho sự phát triển của thuốc điện tử và cấy ghép thuốc.
Hình minh họa
Thuốc y sinh được tạo ra bởi các tế bào sống và được sử dụng để điều trị ung thư và các bệnh tự miễn dịch trong số những thứ khác. Một thách thức là sản xuất thuốc rất đắt, điều này hạn chế khả năng tiếp cận toàn cầu. Hiện các nhà nghiên cứu từ Chalmers đã phát minh ra một loại vật liệu sử dụng tín hiệu điện để thu nhận và giải phóng các phân tử sinh học. Phương pháp mới và hiệu quả có thể có tác động lớn đến sự phát triển của y sinh học và mở đường cho sự phát triển của thuốc điện tử và cấy ghép thuốc.
Vật liệu mới là một bề mặt polyme mà ở một xung điện sẽ thay đổi trạng thái từ bắt giữ sang giải phóng các phân tử sinh học. Điều này có một số ứng dụng khả thi, bao gồm việc sử dụng như một công cụ để phân tách hiệu quả thuốc khỏi các phân tử sinh học khác mà tế bào tạo ra trong quá trình sản xuất thuốc sinh học. Kết quả nghiên cứu mới đây đã được công bố trên tạp chí khoa học Angewandte Chemie .
Thuốc y sinh rất tốn kém để sản xuất do thiếu kỹ thuật phân tách hiệu quả và cần phải có các kỹ thuật mới với năng suất thuốc cao hơn để giảm chi phí sản xuất và cuối cùng là chi phí điều trị cho bệnh nhân.
Gustav Ferrand-Drake del Castillo, người đã công khai bảo vệ mình cho biết: “Các bề mặt polyme của chúng tôi cung cấp một phương pháp mới để tách protein bằng cách sử dụng các tín hiệu điện để kiểm soát cách chúng liên kết và giải phóng khỏi bề mặt luận án tiến sĩ hóa học tại Chalmers và là tác giả chính của nghiên cứu.
Kỹ thuật tách thông thường – sắc ký – liên kết chặt chẽ các phân tử sinh học với bề mặt và cần có hóa chất mạnh để giải phóng chúng, dẫn đến thất thoát và sản lượng kém. Nhiều loại thuốc mới đã được chứng minh là rất nhạy cảm với các hóa chất mạnh, điều này tạo ra một vấn đề lớn trong sản xuất thế hệ y sinh tiếp theo. Việc tiêu thụ ít hóa chất hơn mang lại lợi ích cho môi trường, trong khi thực tế là các bề mặt của vật liệu mới cũng có thể được tái sử dụng qua nhiều chu kỳ là một đặc tính quan trọng. Quá trình có thể được lặp lại hàng trăm lần mà không ảnh hưởng đến bề mặt.
Chức năng trong chất lỏng sinh học
Vật liệu cũng có chức năng trong chất lỏng sinh học với khả năng đệm, hay nói cách khác là chất lỏng có khả năng chống lại sự thay đổi giá trị pH. Đặc tính này rất đáng chú ý vì nó mở đường cho việc tạo ra một kỹ thuật mới để cấy ghép và “viên thuốc” điện tử giải phóng thuốc vào cơ thể thông qua kích hoạt điện tử.
“Bạn có thể tưởng tượng một bác sĩ hoặc một chương trình máy tính, đo lường nhu cầu về liều lượng thuốc mới ở bệnh nhân và một tín hiệu được điều khiển từ xa kích hoạt việc giải phóng thuốc từ bộ phận cấy ghép nằm trong chính mô hoặc cơ quan nơi nó cần. , “Gustav Ferrand-Drake del Castillo nói.
Thuốc kích hoạt giải phóng cục bộ có sẵn ngày nay dưới dạng vật liệu thay đổi trạng thái của chúng trong trường hợp có sự thay đổi trong môi trường hóa học xung quanh. Ví dụ: các viên nén làm từ vật liệu nhạy cảm với pH được sản xuất ở nơi bạn muốn kiểm soát việc giải phóng thuốc trong đường tiêu hóa, là môi trường có các biến đổi tự nhiên về giá trị pH. Nhưng trong hầu hết các mô của cơ thể không có sự thay đổi về giá trị pH hoặc các thông số hóa học khác.
“Chúng tôi tin rằng có thể kiểm soát việc giải phóng và hấp thụ protein trong cơ thể với những can thiệp phẫu thuật tối thiểu và không cần tiêm kim là một đặc tính hữu ích và độc đáo. Gustav Ferrand-Drake del Castillo cho biết nghiên cứu giúp chúng tôi liên kết điện tử với sinh học ở cấp độ phân tử là một phần quan trọng của câu đố theo hướng như vậy.
Một ưu điểm khác của phương pháp mới là không đòi hỏi lượng lớn năng lượng. Việc tiêu thụ điện năng thấp là do độ sâu của polyme trên bề mặt điện cực rất mỏng, ở quy mô nanomet, có nghĩa là bề mặt phản ứng ngay lập tức với các tín hiệu điện hóa nhỏ.
Gustav Ferrand-Drake del Castillo cho biết: “Điện tử trong môi trường sinh học thường bị giới hạn bởi kích thước của pin và các bộ phận cơ học chuyển động. Kích hoạt ở cấp độ phân tử làm giảm cả nhu cầu năng lượng và nhu cầu cho các bộ phận chuyển động”.
Bước đột phá bắt đầu là một luận án tiến sĩ
Nghiên cứu đằng sau kỹ thuật này được thực hiện trong thời kỳ Ferrand-Drake del Castillo là nghiên cứu sinh tiến sĩ trong nhóm nghiên cứu của giáo sư Andreas Dahlin tại Chalmers tại Khoa Hóa học bề mặt ứng dụng. Dự án liên quan đến các bề mặt polyme thay đổi trạng thái giữa trung tính và tích điện tùy thuộc vào giá trị pH của dung dịch xung quanh. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc tạo ra một vật liệu đủ mạnh để ở trên bề mặt khi chịu các tín hiệu điện lặp đi lặp lại, đồng thời cũng đủ mỏng để thực sự thay đổi giá trị pH do kết quả của điện hóa trên bề mặt.
“Ngay sau đó, chúng tôi phát hiện ra rằng chúng tôi có thể sử dụng các tín hiệu điện để kiểm soát sự liên kết và giải phóng các protein và phân tử sinh học, đồng thời vật liệu điện cực hoạt động trong các dung dịch sinh học như huyết thanh và máu ly tâm. Chúng tôi tin tưởng và hy vọng rằng khám phá của chúng tôi có thể có giá trị lớn Andreas Dahlin nói.
Trong năm qua, kết quả của các nhà nghiên cứu Chalmers đã được chuyển giao cho quá trình phát triển sản phẩm, do công ty phụ Nyctea Technologies thực hiện. Công ty đã có khách hàng trong số các công ty và nhà nghiên cứu dược phẩm hàng đầu.
* Polyme là những hợp chất hóa học bao gồm các chuỗi rất dài được tạo thành từ các đơn vị nhỏ hơn lặp đi lặp lại. Chất dẻo thông thường là một dạng polyme.
Phạm Vương (sciencedaily)
