De nouveaux procédés d’impression à jet d’encre pourraient accélérer la découverte de médicaments et imprimer une administration de médicaments personnalisée


De nouveaux procédés d'impression à jet d'encre pourraient accélérer la découverte de médicaments et imprimer une administration de médicaments personnalisée

Pores vides visibles dans un film polymère dans lequel des gouttelettes ont été imprimées, piégées et libérées. Crédit photo: Université de Cambridge

Les ingénieurs de Cambridge ont démontré pour la première fois l’impression numérique à jet d’encre et l’auto-assemblage de microgouttelettes sur des surfaces liquides pour créer des structures à partir de matériaux fonctionnels.

Ces gouttes imprimées sont naturellement piégées à la surface du liquide. À ce stade, ils sont piégés lorsque le liquide autour des gouttelettes se solidifie en un film polymère solide. Inspirée par les modèles de condensation qui se forment sur les surfaces, cette méthode révolutionnaire et facile à fabriquer ouvre la à l’expansion des applications futures dans la de médicaments et l’ de médicaments personnalisés imprimés.

L’équipe de recherche Fluids in Advanced Manufacturing de l’Institut de fabrication (IfM) du Département d’ingénierie étudie l’utilisation des gouttes comme tubes à essai à l’ microscopique pour les réactions. Ils espèrent que les millions de gouttes qui tiennent dans une petite zone pourront être utilisées pour accélérer les réactions de découverte de médicaments. L’équipe approfondira cette question dans le cadre d’un travail financé par le Conseil de recherche en biotechnologie et en sciences biologiques (BBSRC). En outre, l’équipe étudie l’utilisation de la capture et de la libération de gouttelettes pour le traitement sur mesure des plaies. En étroite collaboration avec le BBSRC Impact Acceleration Account et LIFNano Rx Limited, spin-out de l’Université de Cambridge, qui utilise la biologie quantique pour mesurer les propriétés curatives du facteur de croissance des cellules souches «LIF», l’équipe prévoit des produits imprimés susceptibles de transformer les plaies en guérison.






Les films polymères à pores ajustables sont essentiels à la conception d’applications telles que la libération contrôlée de médicaments. Un exemple comprend l’administration d’une dose combinée personnalisée via un patch ou un film soluble placé sur la langue. Maintenant, les chercheurs ont combiné cette technique d’impression avancée avec les principes d’une méthode inspirée de la nature pour fournir un moyen manufacturable d’ajouter des fonctionnalités aux films polymères poreux. Les résultats de l’étude sont publiés dans Materials Horizons et dans l’International Journal of Pharmaceutics.

Les schémas de condensation naturelle de l’eau qui se produisent chaque jour sur des surfaces solides et qui ont été étudiés par Lord Rayleigh en 1911 sont souvent appelés « Breath Figures (BF) ». On sait depuis les années 1990 que ces BF peuvent apparaître sous forme de gouttelettes d’eau de l’ordre du micromètre sur une surface liquide et peuvent s’organiser et se former en une structure polymère microporeuse permanente. S’inspirant de cela, l’équipe de recherche de Cambridge a utilisé l’impression jet d’encre DoD (drop-on-demand) pour contrôler la taille des gouttes, leur contenu et leur position sur la surface du liquide. Par rapport au procédé BF, ce nouveau procédé offre une stabilité améliorée avec un excellent contrôle du volume des pores et de la structure des pores et permet la production rapide de films polymères structurés fonctionnels, rendant les applications possibles et évolutives.

Le processus d’impression à jet d’encre est hautement programmable, avec un contrôle facile de la taille des gouttelettes et du motif des gouttelettes délivrées au substrat. Le contenu des gouttes peut être formulé pour contenir une large gamme de matériaux fonctionnels tout en imprimant de manière fiable. Cela peut inclure la pression pharmaceutique et biologique. Chaque goutte est largement immergée et emprisonnée dans le liquide, mais avec une petite ouverture vers l’extérieur. Dans la première application de découverte de médicaments, les gouttes suivantes peuvent être ajoutées et mélangées avec des gouttes déjà présentes à la surface comme s’il s’agissait de tubes à essai à l’échelle microscopique. Dans la deuxième application, cette petite ouverture permet de libérer la matière par diffusion. Cela a permis aux chercheurs Dr. Qingxin Zhang et Dr. Niamh Willis-Fox pour examiner chaque étape du processus – impression, capture et partage. Dr. Clare Conboy de Printed Electronics Ltd. a également fourni une expertise et des mesures du comportement des liquides lorsqu’ils commencent à se solidifier et à piéger les gouttelettes.

De nouveaux procédés d'impression à jet d'encre pourraient accélérer la découverte de médicaments et imprimer une administration de médicaments personnalisée

Crédit photo: Université de Cambridge

Pour améliorer la précision du positionnement des gouttelettes, l’auto-assemblage a été étudié pour rapprocher les gouttelettes. Cela s’est avéré être un moyen extrêmement fiable et reproductible d’assurer un emballage de gouttelettes presque parfait, et l’équipe a montré comment les gouttelettes peuvent être capturées dans des réseaux carrés ou sous forme de structure hexagonale en nid d’abeille.

Dr. Ronan Daly, maître de conférences en science et technologie de fabrication, a déclaré: «Ce niveau de contrôle et d’ordre n’a jamais été atteint avec les techniques d’auto-organisation alternatives pour respirer les gouttelettes. fabrication responsable de ces structures. Le résultat est une technique peu coûteuse et personnalisable qui est devenue considérablement plus reproductible et adaptable, ouvrant la voie à une traduction rapide vers des applications dans les techniques combinées d’administration de médicaments et de découverte de médicaments. « 

Dr. Su Metcalfe, PDG de LIFNanoRx, a déclaré: « Les capacités combinées de la livraison personnalisée imprimée avec la biologie quantique de la biomimétique apportent une nouvelle ère de thérapies durables et universelles à faible coût et à haute valeur. »


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Plus d’information:
Qingxin Zhang et coll. Architectures polymères microporeuses à écriture directe – impression, capture et partage, Horizons matériels (2020). DOI: 10.1039 / D0MH01460E

Qingxin Zhang et coll. Capturer la valeur dans les produits pharmaceutiques imprimés – Une étude des gouttelettes de jet d’encre libérées par une matrice polymère. Journal international de pharmacie (2021). DOI: 10.1016 / j.ijpharm.2021.120436

Fourni par l’Université de Cambridge

Citation: Une nouvelle méthode d’impression à jet d’encre pourrait accélérer la découverte de médicaments et imprimer la livraison de médicaments personnalisée (4 mai 2021) qui sera disponible le 4 mai 2021 sur https://phys.org/news/2021-05-inkjet-method- drug-discovery -personalized.html a été récupéré

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