「ポイントアンドシュート」：空気「銃」はワクチンやその他の薬剤を痛みなく投与できる

いつか、薬やワクチンを届ける針の代わりに空気を一吹きすることができるようになるでしょうか? これらの科学者たちはそれに取り組んでいます。

ここ数年、公衆衛生を守るためのワクチンの重要性が強調されてきましたが、恐ろしい針を使うよりも良い方法でワクチンを投与できたらどうでしょうか?

研究者らはその答えを見つけられるかもしれない。それは、わずかな圧力で皮膚にワクチンを噴射できるジェットの形であり、その感覚は泡のおもちゃで打たれるのと似ていると研究者らは考えている。

米国ダラスのテキサス大学の科学者によって開発されたMOF-Jetは、月曜日に米国化学会の春季会合で聴衆に発表された。

このプロジェクトの主任研究者であるジェレマイア・ガッセンスミス氏は、新型コロナウイルス感染症のパンデミックによるロックダウン中にこのアイデアを練り始めた。 彼は圧縮ガスを動力とするジェット噴射システムの安価な部品を注文し、その後それを研究室の大学院生であるヤリニ・ウィジェスンダラに渡した。

会議でこの研究を発表したウィジェスンダラ氏は、圧縮ガスを使用して狭い流体の流れを注入する、1960 年代に遡る他のジェット インジェクターを以前に研究していました。

固体を発射するようにインジェクターを改造できれば、有機金属フレームワーク (MOF) 内の材料の供給システムになる可能性があると彼女は考えました。 これらは多孔質の結晶構造で、分子ケージのように機能して、核酸やタンパク質などのさまざまな物質をカプセル化します。

Wijesundara 氏は、ジェット インジェクターと研究室の既存の MOF に関する研究を組み合わせて、空気で粉末を細胞に送り込むことができる MOF-Jet を作成しました。

ガッセンスミス氏のグループは以前、ゼオライト系イミダゾレートフレームワーク8（ZIF-8）と呼ばれるMOFと協力していた。

「金に比べて安価で、核酸などの生体物質を保護します。」ウィジェスンダラ氏は説明した 。 「ワクチン製剤を粉末として室温で保存することもできるため、多くの液体ワクチンに必要な極度の低温が不要になります。」

研究チームは、さまざまな生物学的物質を ZIF-8 内に包み、急速に分解されないよう保護しました。

次に、彼らは遺伝子銃（動物の細胞に遺伝物質やタンパク質を発射するために獣医学で通常使用される）を改造して、MOF-Jetを作成しました。 ガスの一吹きで粉末製剤を細胞内に発射したが、ウィジェスンダラ氏によれば、それは「指差して撃つ」のと同じくらい簡単だったという。

彼らはシステムをテストし、MOF-Jet が ZIF-8 に包まれた遺伝子をタマネギ細胞に、ZIF-8 に包まれたタンパク質をマウスに送達することを示しました。 ガッセンスミス氏によると、注射器からの爆発は「ナーフの弾丸で撃たれたような」感じで、針で刺されるよりもはるかに痛みが少ないという。

研究チームはまた、使用するガスを変更することで貨物の放出速度を変更できることにも気づきました。 ZIF-8 は酸性環境に敏感で、細胞内で二酸化炭素が水と反応すると炭酸が生成され、それが MOF の分解に役立ちます。

「二酸化炭素を吹き込むと、細胞内でより早く積荷を放出しますが、通常の空気を使用した場合は4、5日かかります」と彼女は説明した。 これは、同じ薬剤がその処方を変更することなく、異なるタイムスケールで放出される可能性があることを意味します。 「一度そのことに気づいたら、多くの可能性が開かれました」とガッセンスミス氏は語った。

研究チームは現在、この方法を利用して、最も重篤な皮膚がんである黒色腫の潜在的な治療法として化学療法剤とアジュバントを投与しています。

MOF-Jetは広範囲に物質を散布できるため、現在の送達方法である針を使用するよりもがん治療薬を黒色腫に均一に散布できる可能性があると研究者らは述べている。

研究はまだ進行中であり、研究者らは、MOF-Jet の適応性により、獣医学から農業、あるいはいつかは人間のワクチン接種や治療に至るまで、幅広い応用が可能になると考えています。

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