Forskare från Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), MIT:s forskningsföretag i Singapore, och National University of Singapore (NUS) har utvecklat en unik metod för att generera och bearbeta vätskedroppar under tidigare ouppnåeliga förhållanden. Upptäckten kan vara transformativ inom en rad vetenskapliga tillämpningar, inklusive studier av biologiska och kemiska processer, och kan bana väg för mer utsökta och riktade läkemedels- och konsumentprodukter.

Den nya processen förklaras i ett papper med titeln "Inbäddad dropptryckning i flytspänningsvätskor", publicerad i den prestigefyllda tidskriften, Förfaranden från National Academy of Sciences av Förenta staterna ( PNAS ).

Dr Arif Zainuddin Nelson, en forskare under SMART och Intra-CREATE:s projekt Advanced Manufacturing of Pharmaceutical Drug Products using Modular Microfluidic Processes, ledde utvecklingen av den nya metoden, som är den första i sitt slag som utnyttjar vätskebelastningsvätskor för att skapa de perfekta förutsättningarna för experiment, bearbetning eller observation av prover. Med hjälp av den inbäddade dropputskriftsmetoden, forskargruppen kunde producera suspenderade och perfekt sfäriska läkemedelsfyllda partiklar. Den nya metoden undviker missbildningar som är vanliga i konventionella metoder, som producerar partiklar som har äggform och ger dålig flytbarhet vid tillverkning av läkemedel.

"Vi har utvecklat en uppsättning verktyg som gör att vi kan observera och bearbeta många olika applikationer under denna unika metod, inklusive kemiska och biologiska reaktioner, "sa NUS -professor Saif Khan, som också ingår i forskargruppen. "Läkemedel är bara ett av de områden där detta kan ge transformativa resultat, där är vårt arbete fokuserat. Vi kan ändra hur droger tillverkas, formulera dem på ett sätt som förbättrar kvaliteten, revolutionera hur befintliga läkemedel tas av patienter, och se för mig helt nya läkemedel som inte kan tillverkas idag. "

Den inbäddade dropputskriftsmetoden, som också kan användas för att ändra storlek och dosering av befintliga läkemedel, skulle vara särskilt användbart för att designa högstyrkemedicin som måste tas i mycket små doser, till exempel läkemedel som tas av cancerpatienter. Det kan också leda till mer skräddarsydd medicin eftersom den nya processen skulle göra det lättare att utveckla små satser med specialiserade läkemedel för specifika patienter.

"Med undantag för att gå ut i rymden för att vara i noll-tyngdkraft, denna metod är det enda sättet att uppnå en miljö där olika processer kan observeras i ett sådant isolerat tillstånd, "sa Dr. Nelson." Men uppnå ett noll-gravitationstillstånd är oöverkomligt dyrt, och vi har skapat en väsentligt enklare och billigare process för att uppnå en unik miljö där kemiska och biologiska processer störs av de yttre krafterna. "

För läkemedel, Intra-CREATE:s nya mikrofluidiska process skulle kringgå kapitalkostnaderna för bildandet av högkvalitativa läkemedel, vilket leder till potentiellt billigare medicinering, också. Den mikrofluidiska processen kan också möjliggöra en rad andra tillämpningar utanför tillverkning av medicin, Inklusive:

• Antibiotikatestning:bakteriekolonier kan odlas inom varje enskild droppe. Antibiotika och doser kan testas på varje droppe för att snabbt ge läkare och forskare en syn på potentiella antibiotika och botemedel. Den unika miljön möjliggör manipulation av droppar på ett sätt som kan simulera infektioner
• Inbäddade kemiska reaktionskammare:Mikrofluidiska system klarar en hög genomströmning av små och exakta volymer reagenser. Den nya processen möjliggör en förbättrad miljö för kemiska reaktioner genom att ta bort fasta gränser, och kan användas för nanopartikeltillverkning
  

Medförfattare till forskningsrapporten, MIT -professor Patrick Doyle, sa, "Den nya mikrofluidiska processen kan vara en spelväxlare i en rad vetenskapliga experiment, och den allmänna och breda effekten av denna metod kunde inte ha uppnåtts utan att SMART och NUS samarbetade. "