바늘이 무서워요? 가스 한 모금으로 언젠가 백신을 전달할 수 있습니다

Yalini Wijesundara는 자신의 연구실에 놓인 공기총을 응시했습니다.

그녀의 연구실 책임자인 Jeremiah Gassensmith는 전염병으로 인한 지루함을 느끼며 집 사무실 주변에 식염을 쏘면서 이 장치를 만들었습니다. 봉쇄가 끝나자 그는 그것을 자신의 생화학 연구실로 가져와 Wijesundara에게 연구 목적을 찾아달라고 요청했습니다.

당시 달라스에 있는 텍사스 대학의 1학년 대학원생이었던 Wijesundara는 막 스리랑카에서 텍사스로 이주했습니다. 그녀는 마치 물 밖으로 나온 물고기가 된 듯한 느낌을 받았지만 여전히 실험실이 어떻게 작동하는지 알고 있었습니다. 천천히 시간을 가지라고 Gassensmith가 그녀에게 말했습니다. 당신은 그것을 알아낼 것입니다.

2년 후 Wijesundara는 코드를 해독했습니다. 그녀는 Gassensmith의 오래된 공기총에 새 생명을 불어넣어 가스를 한 번 분사하여 백신을 전달하는 시스템을 만들었습니다. Wijesundara는 전통적인 바늘 백신보다 고통이 덜하며 Nerf 총알에 맞은 것과 비슷하다고 Wijesundara는 말했습니다. 이번 연구는 지난해 케미컬 사이언스(Chemical Science) 저널에 게재됐다.

사람들이 가스 퍼프 백신을 접종받기까지는 갈 길이 멀지만 Wijesundara와 Gassensmith는 생명을 구하는 의약품을 전달하는 덜 무서운 방법을 만들기 위해 최선을 다하고 있습니다.

Gassensmith는 "우리는 백신 접종을 가능한 한 고통스럽지 않게 만드는 능력을 향상시켜야 합니다."라고 말했습니다.

팅커토이와 화학

텍사스로 이주하기 전에 Wijesundara는 스리랑카의 Peradeniya 대학에서 금속-유기 프레임워크(MOF)를 공부했습니다. MOF는 Tinkertoys처럼 함께 모여 복잡한 케이지를 만드는 금속 이온과 막대기 모양의 유기 분자입니다. 이 케이지에는 가스, 단백질, 심지어 DNA까지 담을 수 있습니다. 박사 과정을 선택할 때 Wijesundara는 UTD에 있는 Gassensmith의 화학 실험실이 분말 형태의 상온 보관 백신을 담기 위해 MOF "케이지"를 설계했다는 것을 보았습니다. 완벽하게 맞았습니다.

공기총을 고려하면서 Wijesundara는 그것이 분말 백신을 사람에게 전달할 수 있는지 궁금해했습니다.

그녀는 백신의 역사를 자세히 조사한 결과 고압 백신 주입기가 1950년대에 인기를 끌었다는 사실을 발견했습니다. 이 주사기는 피부를 통해 백신을 추진하기 위해 고속 액체 흐름을 사용했습니다. 이러한 액체 주입기는 고통스러울 뿐만 아니라 체액이 주입기 노즐로 다시 분출되어 B형 및 C형 간염과 같은 질병의 확산을 촉진할 수도 있었습니다.

Wijesundara는 "우리는 그 문제를 해결할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 왜냐하면 우리는 스프레이백 문제가 전혀 없는 견고한 [백신]을 사용하고 있기 때문입니다."라고 말했습니다.

'작은 치료탄'

Wijesundara는 공기총으로 백신을 추진하기 위한 이상적인 압력과 피부로부터의 거리를 알아냈고, 이를 수정하여 "MOF-제트"를 만들었습니다. 그녀는 백신을 운반하기 위해 몸 전체에서 발견되는 미네랄인 아연이 포함된 MOF를 사용했습니다. 그녀는 또한 주사할 때까지 백신을 보관하기 위해 총의 노즐을 비틀었습니다.

버튼을 누르면 MOF 제트의 밸브가 빠르게 열리고 닫혀 아연 케이지 내부에 백신 "총알"이 발사됩니다. 케이지가 피부에 들어가면 피부 체액의 염분이 케이지를 당겨서 백신을 방출합니다.

Wijesundara와 Gassensmith는 백신 실험에 일반적으로 사용되는 단백질을 사용하여 식물 세포와 생쥐에서 MOF 제트를 테스트했습니다.

테스트 중에 Wijesundara와 Gassensmith는 MOF 제트의 또 다른 유용한 특성을 발견했습니다. 이산화탄소와 같은 산성 가스를 사용하여 백신을 피부를 통해 추진하면 아연 케이지가 빠르게 용해되어 24시간에 걸쳐 내용물이 방출됩니다. 그러나 공기와 같은 보다 중성인 가스를 사용했을 때 케이지는 1~2주에 걸쳐 천천히 분해되었습니다.

Gassensmith는 "지금 당장 약을 원하는지, 아니면 일정 기간에 걸쳐 천천히 약이 방출되기를 원하는지를 효과적으로 제어할 수 있습니다."라고 말했습니다.

피츠버그 대학 메디컬 센터의 생명공학 부교수인 Tim Corcoran에 따르면 많은 연구팀이 약물과 백신을 전달하는 새로운 방법을 모색하고 있습니다. 피부를 통해 약물을 전달할 수 있는 경피 패치와 초박형 "미세 바늘"이 연구되고 있는 두 가지 방법입니다.

Wijesundara와 Gassensmith의 연구가 초기 단계에 있지만 Corcoran은 MOF 입자의 설계와 그 내용물의 적시 방출이 이 분야에 새로운 것을 추가한다고 말했습니다.