麻省理工学院 信用:CC0公共领域 微粒提供了一种很有前途的一次输送多剂量药物或疫苗的方法，因为它们可以被设计成在特定的时间间隔释放其有效载荷
然而，这些颗粒只有一粒沙子大小，很难注射，因为它们会在典型的注射器中被堵塞
麻省理工学院的研究人员现在开发了一种计算模型，可以帮助他们提高这种微粒的可注射性，防止堵塞
该模型分析了各种因素，包括颗粒的尺寸和形状，以确定可注射性的最佳设计
使用这个模型，研究人员能够将他们能够成功注射的微粒的百分比提高六倍
他们现在希望利用该模型来开发和测试微粒，这些微粒可用于递送癌症免疫治疗药物以及其他潜在的应用
麻省理工学院科赫癌症综合研究所的研究科学家安娜·杰克莱尼茨说:“这是一个框架，可以帮助我们利用我们在实验室开发的一些技术，我们正在努力将这些技术应用于临床。”
杰克莱克和罗伯特·兰格
麻省理工学院科赫学院教授是这项研究的资深作者，这项研究发表在今天的《科学进展》杂志上
这篇论文的主要作者是麻省理工学院的研究生莫特扎·萨尔马迪
微粒模型 微粒的尺寸范围从1到1000微米(百万分之一米)
许多研究人员正在努力使用由聚合物和其他材料制成的微粒来输送药物，大约有十几种这样的药物配方已经获得了美国食品和药物管理局的批准
然而，其他人因注射困难而失败
“主要的问题是堵塞，在系统的某个地方，不允许输送全部剂量，”杰克勒尼克说
“由于可注射性的挑战，这些药物中的许多都没有通过开发
" 这种药物通常通过静脉注射或皮下注射
萨尔马迪说，确保这些药物成功到达目的地是药物开发过程中的关键一步，但这通常是最后一步，可能会阻碍原本有希望的治疗
“可注射性是药物成功与否的一个主要因素，但很少有人关注如何改进给药技术，”他说
“我们希望我们的工作能够改善新型和先进的控释药物制剂的临床翻译
" 兰格和杰克伦克一直致力于开发能够填充多剂量药物或疫苗的中空微粒
这些粒子可以被设计成在不同的时间释放它们的有效载荷，这可以消除多次注射的需要
为了提高这些微粒和其他微粒的可注射性，研究人员通过实验分析了改变微粒的尺寸和形状、微粒悬浮于其中的溶液的粘度以及用于输送微粒的注射器和针头的尺寸和形状的效果
他们测试了不同大小的立方体、球体和圆柱形颗粒，并测量了每种颗粒的可注射性
然后，研究人员使用这些数据来训练一种被称为神经网络的计算模型，以预测这些参数如何影响注射性
最重要的因素是颗粒大小、溶液中的颗粒浓度、溶液的粘度和针头大小
研究药物输送微粒的研究人员只需将这些参数输入模型，就可以预测微粒的可注射性，从而节省他们构建不同版本微粒并进行实验测试的时间
萨尔马迪说:“你可以使用这个神经网络，它可以在早期引导你理解这个系统，而不是反复进行实验，不知道这个系统会有多成功。”
可注射性增强 研究人员还使用他们的模型来探索改变注射器的形状会如何影响可注射性
他们想出了一个类似喷嘴的最佳形状，其直径较大，向尖端逐渐变细
使用这种注射器设计，研究人员测试了他们在2017年《科学》研究中描述的微粒的可注射性，发现它们将微粒输送的百分比从15%提高到了近90%
“这是另一种最大化作用在粒子上的力并将粒子推向针的方法，”萨尔马迪说
“这是一个很有希望的结果，表明微粒系统的可注射性还有很大的改进空间
" 研究人员现在正致力于设计优化的系统来输送癌症免疫治疗药物，这有助于刺激破坏肿瘤细胞的免疫反应
他们认为，这些类型的微粒也可以用于输送各种疫苗或药物，包括小分子药物和生物制剂，其中包括蛋白质等大分子
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