新材料電脈衝遠端控制,釋放和抓取生物分子


生醫一直是多學科都能發揮的領域,然而要把自己的學科運用到生醫領域上,著實需要知道需求在哪裡,不然滿腹經綸也沒有可以說書的地方啊!!這篇要介紹一個科學應用的案例,就是材料科學應用在藥物釋放上。

活細胞製造生物藥

活細胞製造生物藥(biomedicines),可見到用來治療癌症或免疫疾病。很少聽到吧?對,因為這種藥相對難取得,其中一個原因,就是因為製造成本非常昂貴。因為要能夠有效率地『抓取』活細胞產出的生物藥,一直都是挑戰。而這篇文章要介紹瑞典查爾摩斯工學院 (Chalmers University of Technology) 發表的一種材料,可以用操控電訊號來抓取和釋放生物分子。這種新且有效的方法可能對未來發展生物藥非常重要,也可能對發展電子膠囊和以植入物來釋放藥物做前導。

聚合物表面?

這種新材料是一種聚合物表面*,在電脈衝下能改變狀態,從抓取到釋放生物分子。這樣的狀態改變,就能有數種可能的應用,例如,細胞產出生物藥的同時,也能產出其它非標的物的生物分子,這時就能用這種工具將藥物從這些不要的生物分子分離。也就是說用電訊號來控制聚合物表面,就能決定目標物是要結合還是從聚合物表面釋放,而不會影響蛋白結構。那麼現有的方法是什麼呢?傳統的分離方法是層析(chromatography),生物藥強力附著在蛋白表面,層析方法應用化學品將它分離,缺點是分離過程會失去一些,導致產量少。此外,研究也證明不少新藥對強化學物質高度敏感,難以用層析方法來大量生產。同時,論及環境友善的議題,大量化學品使用也不會是好的選擇。而這種聚合物表面的新材料可以重複使用,會是關鍵優勢(?),可以重複數百次都不會影響到材料表面。

新技術能減少生產花費?

生物藥一直以來非常貴,就是因為缺乏有效的分離技術。假使真的理想,按照上述的方式執行,這個新技術能提升生物藥產能,減少生產花費,也就是說,最終有機會減少病人治療的費用。

這樣的材料能在有緩衝能力的生物液體中作用,也就是說有抵消pH值變化能力的生物液體。這點很值得注意,怎麼說呢?未來,植入物或者電子藥丸釋放藥物到身體內,就有機會能透過這種電子啟動的方式來運作。我們可以想像一個情境,醫生或設定好的程式,在量測知道患者需要的藥物之後,透過遠端的訊號來控制患者體內組織或器官的藥物釋放。簡言之,以改變週遭化學環境的狀態來改變材料的型態,進而做局部藥物釋放。例如,有顆藥丸對材料的pH質特別敏感,可以用在腸胃道釋放藥物,因為腸胃道內的pH變化多。然而,人體大部分的組織,沒有pH值變化,也沒有其他化學參數的變化。

非侵入性的選項

大家都希望可以不開刀的方式,不用任何侵入性的方式來控制藥物的釋放和吸收。發展電子植入物是眾多可接受的選項的之一,也已經很多年了。科學家一直嘗試在分子這個層級連結電子和生物。這個創新的另一個優點就是不需要很大量的能源。他只需要非常非常低的能源是因為這個聚合物在電子的表面非常薄,薄到奈米這個等級的厚度。也就是說,這個表面和小電訊號能即刻反應。電子產品在生物環境應用很受限制的就是電池還有機械零件的移動;這點也是分子層級活動的優勢,在分子層級的動作可以減少需要的能源也不需要太移動什麼機械零件。

論文研究成新創

博士論文的研究成果也能設立新創,商業化來經營。這項突破性的研究正是來自博士論文的內容。原本的專案是研究聚合物表面,在所處溶液的pH值改變時,它的狀態的改變。然後進而研發出一種材料,可以待在表面接受重複的電訊號,又足夠薄,能透過電化學作用改變pH值。也就是這篇介紹的新材料應用的來源。

圖片來源: 生醫人網摘 編輯/製作

文章參考: Cision

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By BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章要有邏輯,藉由報導、解析生醫領域的創新和應用來傳播知識。

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