Nguyên mẫu MOF-Jet, với đầu vòi truyền thuốc có
thể nhìn thấy ở phía dưới (Ảnh: Jeremiah Gassensmith)Ra đời từ những năm 1960, máy phun tia đã được sử dụng để
đưa thuốc nhanh chóng qua da mà không cần sử dụng kim tiêm dưới da. Tuy nhiên,
kỹ thuật này vẫn gây đau đớn cho người nhận vì nó liên quan đến việc tạo áp lực
cho một dòng thuốc lỏng đậm đặc đi xuyên qua lớp biểu bì. Ngoài ra, chất lỏng
sinh học có thể bắn ngược ra khỏi da, nguy cơ làm lây lan bệnh tật thay vì ngăn
ngừa chúng.
Một giải pháp thay thế hiện đại hơn và ít đau đớn hơn nhiều
là một thiết bị được gọi là “súng gen”.
Thiết bị sử dụng khí nén để bắn các vi hạt protein hoặc vật
liệu sinh học khác được bọc vonfram hoặc vàng xuyên qua da, cho phép chúng xâm
nhập vào các tế bào bên dưới. Thật không may, các kim loại đó không chỉ đắt tiền
mà còn thực sự có thể làm tăng tốc độ phân hủy sinh phẩm chúng chứa sau khi
chúng được đưa vào cơ thể.
Để tìm kiếm một giải pháp thay thế tốt hơn, các nhà khoa học
từ Đại học Texas ở Dallas đã xem xét một vật liệu khung kim loại-hữu cơ (MOF)
được gọi là khung zeolitic-imidazolate 8, hay ZIF-8.
Mặc dù rẻ hơn nhiều so với vonfram hoặc vàng nhưng các hạt
nhỏ của vật liệu này tỏ ra hiệu quả trong việc bảo vệ các vật liệu sinh học khi
chúng được bắn xuyên qua da thông qua một khẩu súng gen đã được sửa đổi có tên
là MOF-Jet. Ngoài ra, công nghệ này có thể được sử dụng để bắn các hạt dược phẩm
dạng bột được bọc ZIF-8 mà không cần phải làm lạnh như thuốc lỏng được tiêm bằng
kim.
Như một phần thưởng bổ sung, người ta thấy rằng bằng cách sử
dụng các loại khí vận chuyển khác nhau, thời gian giải phóng thuốc có thể thay
đổi. Ví dụ, nếu carbon dioxide được sử dụng, nó sẽ phản ứng với nước trong các
tế bào để tạo thành axít carbonic. Axít đó phá vỡ ZIF-8, khiến nó giải phóng trọng
tải tương đối nhanh. Mặt khác, nếu sử dụng khí nén thông thường, các hạt ZIF-8
sẽ mất từ 4 đến 5 ngày mới phân hủy.
Trong các thử nghiệm trong phòng lab, công nghệ này đã được
sử dụng thành công để đưa gen có ZIF-8 vào tế bào hành tây và đưa protein có
ZIF-8 vào chuột. Các nhà khoa học hiện đang sử dụng hệ thống này để truyền thuốc
hóa trị và tá dược như một phương pháp điều trị tiềm năng cho khối u ác tính.
Và nó không gây đau đơn. Theo các nhà nghiên cứu, tiêm bằng
MOF-Jet cho cảm giác “giống như bị trúng một viên đạn súng đồ chơi Nerf”.
LH (Hiệp hội Hóa học Mỹ)