Onderzoekers van de Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), MIT's onderzoeksbedrijf in Singapore, en National University of Singapore (NUS) hebben een unieke methode ontwikkeld voor het genereren en verwerken van vloeistofdruppels onder voorheen onbereikbare omstandigheden. De ontdekking kan transformerend zijn in een reeks wetenschappelijke toepassingen, waaronder de studie van biologische en chemische processen, en kan de weg vrijmaken voor meer verfijnde en gerichte farmaceutische en consumentenproducten.

Het nieuwe proces wordt uitgelegd in een paper met de titel "Embedded droplet printing in yield-stress fluids", gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift, Proceedings van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika ( PNAS ).

Dr. Arif Zainuddin Nelson, een onderzoeker in het kader van SMART en Intra-CREATE's project Advanced Manufacturing of Pharmaceutical Drug Products met behulp van modulaire microfluïdische processen, leidde de ontwikkeling van de nieuwe methode, wat de eerste in zijn soort is die gebruikmaakt van vloeistoffen met vloeispanning om de ideale omstandigheden voor experimenten te creëren, verwerking of observatie van monsters. Met behulp van de ingebedde druppelafdrukbenadering, het onderzoeksteam was in staat om zwevende en perfect bolvormige met medicijnen beladen deeltjes te produceren. De nieuwe aanpak vermijdt misvormingen die veel voorkomen bij conventionele methoden, die deeltjes produceren die eivormig zijn en resulteren in een slechte vloeibaarheid tijdens de productie van medicijnen.

"We hebben een set tools ontwikkeld waarmee we veel verschillende toepassingen kunnen observeren en verwerken onder deze unieke methode, inclusief chemische en biologische reacties, " zei NUS-professor Saif Khan, die ook deel uitmaakt van het onderzoeksteam. "Farmaceutica is slechts een van de gebieden waar dit transformatieve resultaten kan opleveren, dat is waar ons werk op gericht is. We kunnen de manier waarop drugs worden gemaakt veranderen, formuleer ze op een manier die de kwaliteit verbetert, een revolutie teweegbrengen in de manier waarop bestaande medicijnen door patiënten worden ingenomen, en stel je volledig nieuwe medicijnen voor die vandaag niet gemaakt kunnen worden."

De ingebedde druppelafdrukmethode, die ook kan worden gebruikt om de grootte en dosering van bestaande medicijnen te wijzigen, bijzonder nuttig zou zijn voor het ontwerpen van geneesmiddelen met een hoge potentie die in zeer kleine doses moeten worden ingenomen, zoals medicijnen die worden ingenomen door kankerpatiënten. Het kan ook leiden tot meer op maat gemaakte medicijnen, aangezien het nieuwe proces het gemakkelijker zou maken om kleine batches gespecialiseerde medicijnen voor specifieke patiënten te ontwikkelen.

"Met uitzondering van de ruimte in te gaan om in gewichtloosheid te zijn, deze methode is de enige manier om een ​​omgeving te bereiken waarin verschillende processen in zo'n geïsoleerde toestand kunnen worden waargenomen, "zei Dr. Nelson. "Echter, het bereiken van een toestand zonder zwaartekracht is onbetaalbaar, en we hebben een aanzienlijk eenvoudiger en goedkoper proces gecreëerd om een ​​unieke omgeving te bereiken waar chemische en biologische processen niet worden verstoord door krachten van buitenaf."

Voor geneesmiddelen, Het nieuwe microfluïdische proces van Intra-CREATE zou de kapitaalkosten voor de vorming van hoogwaardige medicijnen omzeilen, wat leidt tot mogelijk goedkopere medicatie, ook. Het microfluïdische proces kan ook een reeks andere toepassingen mogelijk maken buiten de productie van medicijnen, inclusief:

• Antibioticatest:binnen elke afzonderlijke druppel kunnen bacteriekolonies worden gekweekt. Op elke druppel kunnen antibiotica en doseringen worden getest om artsen en onderzoekers snel inzicht te geven in mogelijke antibiotica en behandelingen. De unieke omgeving maakt manipulatie van druppeltjes mogelijk op een manier die infecties zou kunnen simuleren
• Ingebouwde chemische reactiekamers:Microfluïdische systemen kunnen een hoge doorvoer van kleine en nauwkeurige volumes reagentia aan. Het nieuwe proces maakt een verbeterde omgeving voor chemische reacties mogelijk door vaste grenzen te verwijderen, en kan worden gebruikt voor de productie van nanodeeltjes
  

Co-auteur van het onderzoeksartikel, MIT-professor Patrick Doyle, zei, "Het nieuwe microfluïdische proces kan een gamechanger zijn in een reeks wetenschappelijke experimenten, en de algemeenheid en brede impact van deze methode was niet mogelijk geweest zonder de samenwerking tussen SMART en NUS."