Desarrollan una técnica innovadora de pulverización de materiales bioactivos

En un artículo publicado en Nature Communications, los autores describen un nuevo método de deposición por electroespray, un proceso industrial de recubrimiento por pulverización. Básicamente, los científicos de Rutgers han desarrollado una forma de controlar mejor la región objetivo dentro de una zona de pulverización, así como las propiedades eléctricas de las partículas microscópicas que se depositan. El mayor control de estas dos propiedades significa que es más probable que una mayor parte del aerosol alcance su objetivo microscópico.

En la electropulverización, los fabricantes aplican un alto voltaje a un líquido que fluye, como un biofármaco, convirtiéndolo en finas partículas. Cada una de esas gotitas se evapora a medida que se desplaza hacia una zona objetivo, depositando un precipitado sólido a partir de la solución original.

“Aunque mucha gente piensa que la deposición por electroespray es un método eficaz, aplicarlo normalmente no funciona para objetivos más pequeños que el espray, como los conjuntos de microagujas de los parches transdérmicos”, explica Jonathan Singer, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Facultad de Ingeniería de Rutgers y autor del estudio. “Los métodos actuales solo alcanzan una eficacia de alrededor del 40%. Sin embargo, gracias a las avanzadas técnicas de ingeniería que hemos desarrollado, podemos lograr eficacias estadísticamente indistinguibles del 100%”, asegura.

Usado en implantes y parches transdérmicos

Los revestimientos son cada vez más importantes para diversas aplicaciones médicas. Se utilizan en dispositivos médicos implantados en el cuerpo, como stents, desfibriladores y marcapasos. Y empiezan a utilizarse con más frecuencia en nuevos productos que emplean sustancias biológicas, como los parches transdérmicos.
La producción de materiales biológicos avanzados o “bioactivos” —como fármacos y vacunas— puede resultar costosa, sobre todo si se desperdicia parte del material, lo que puede limitar mucho que un paciente reciba un tratamiento determinado.

“Queríamos evaluar si la deposición por electroespray, que es un procedimiento bien establecido para la química analítica, podía convertirse en un método eficiente para crear recubrimientos biomédicamente activos”, explica Singer.

Según los investigadores, una mayor eficiencia podría ser la clave para que la deposición por electrospray resulte más atractiva para la fabricación de dispositivos médicos con materiales bioactivos.

Una pulverización más eficaz abre la puerta a su utilización en vacunas

“Ser capaces de depositar con una eficiencia del 100% significa que no se desperdiciaría nada de material, lo que permitiría recubrir dispositivos o vacunas de esta forma”, afirma Sarah Park, estudiante de doctorado del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales y primera autora del artículo. “Prevemos que el trabajo futuro ampliará la gama de materiales compatibles y la tasa de entrega de material de este enfoque de alta eficiencia”, agrega.

Además, a diferencia de otras técnicas de recubrimiento utilizadas en la fabricación, como el recubrimiento por inmersión y la impresión por chorro de tinta, la nueva técnica de deposición por electrospray se caracteriza por ser de “campo lejano”, lo que significa que no necesita un posicionamiento muy preciso de la fuente de pulverización, explican los investigadores. Como resultado, el equipo necesario para emplear la técnica en la fabricación en masa sería más asequible y fácil de diseñar.

Referencia científica:

Park, S.H., Lei, L., D’Souza, D. et al. ‘Efficient electrospray deposition of surfaces smaller than the spray plume‘. Nat Commun 14, 4896 (2023).