無痛注射 │ 不用針頭幾乎無痛?!經美國專家改良,「無痛注射」技術新突破!

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無痛注射 │ 美國研究團隊研發出最新一種「無痛注射」技術,通過空氣壓力將不需經冷藏或氣體壓縮儲放的粉狀藥物噴射,穿透皮膚並輸送至細胞中。實行以相對無痛的方式,提供針對癌症和其他疾病的治療方法,研究所團隊將此技術名為「MOF-Jet」。

撰文:Yuuki@Medical Inspire 醫.思維 │ 圖片來源:American Chemical Society@YouTube、Fomin Serhii@Shutterstock │ 資料來源:美國德克薩斯州大學達拉斯分校研究團隊

無痛注射 │ 不用針頭幾乎無痛?!經美國專家改良,「無痛注射」技術新突破!

美國德克薩斯州大學達拉斯分校(University of Texas at Dallas)研究團隊開發出一種最新「無痛注射」技術,該系統使用不需經冷藏或氣體壓縮的粉狀疫苗,只需透過一點壓力就能穿透皮膚,藥物可經此輸送至患者體內,實行以相對無痛的方式,輕鬆提供針對癌症和其他疾病的治療方法,研究所團隊將此技術名為「MOF-Jet」。

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美國研究團隊開發出一種最新「無痛注射」技術,透過氣壓將粉狀藥物,穿透皮膚,輸送至患者體內。

首席研究人員Jeremiah Gassensmith教授指出,初時因著疫情在家,有感無聊便訂購了廉價的由壓縮氣體驅動的噴射系統零件把玩。到回歸校園後,他便將那些零件交給實驗室的研究生Yalini Wijesundara,並讓她以那些零件嘗試「做一些什麼東西出來」。

Wijesundara曾研究過自1960年代便已出現的噴射式注射器,當時的噴射器一般以壓縮氣體噴射狹窄的流體流。而噴射式注射器也曾於軍隊中被廣泛使用,但卻是會產生痛感的,也經常會濺回液體,有做成傳播疾病風險。而及後所研發出的基因導入儀技術「基因槍」,以包裹了DNA的球狀金粉或者鎢粉顆粒直接送入完整的植物組織或者細胞中,但那些所附著的金屬顆粒卻會在滲入皮膚後殘留,加速生物材料的降解,且成本非常高昂。

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    團隊以有機金屬框架沸石咪唑結構材料封裝各種資源,通過氣壓射流將粉末噴射輸送到細胞中。

    Wijesundara於是將噴射器與實驗室中的有機金屬框架(Metal Organic Frameworks,MOF)沸石咪唑結構材料(zeolitic-imidazolate framework eight,ZIF-8)結合。MOF由有機配體配位的金屬原子或原子簇構成多孔的晶體結構,可以封裝各種材料,包括核酸和蛋白質等。常用於氣體吸附、氣體儲存、氣體分離、催化劑等領域,而ZIF-8更是與黃金相比較便宜,且能有效保護核酸等生物材料。最終創造出無痛注射技術「MOF-Jet」。

    MOF-Jet射流可通過空氣將粉末噴射輸送到細胞中,Wijesundara指出:「我們還可以在室溫下將疫苗製劑作為粉末儲存在其中,這樣就不必像液體疫苗一般須以極冷溫度儲放。Wijesundara又發現,因ZIF-8對酸性環境敏感的特性,當二氧化碳與細胞中的水發生反應時,ZIF-8會產生碳酸,進而有助於分解MOF,亦令Wijesundara意識到,可通過改變噴射器的載氣來調整藥物釋放,「當使用二氧化碳作噴射載氣時,藥物會在細胞內更快地釋放;若使用普通空氣,則需要四到五天。」

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    疫苗製劑可以在室溫下將作為粉末儲存,不必像液體疫苗一般須以極冷溫度儲放。

    「MOF-Jet」技術已在老鼠實驗中被初步證實可行。研究團隊現正研究以此方法作為向黑色素瘤皮膚癌提供化療藥物和佐劑的潛在治療方案,因「MOF-Jet」可以將藥物材料分散至廣闊區域,所以會比使用針頭能更均勻地將癌症治療藥物分配到黑色素瘤中。且只要調整載氣,便可以根據患者的需要,控制快速或緩慢的釋放時間範圍,以準確地提供化療藥物。研究團隊相信此技術未來可以允許被廣泛應用於獸醫學、農業、甚至是人類疫苗接種或治療中。研究獲美國陸軍研究所、國家科學基金會及韋爾奇基金會資助。

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