تجهیزات پاشش اولتراسونیک برای اسپری اتمیزه شده محلول های پوشش پروتئینی زیستی{0} استفاده می شود.

تجهیزات پاشش اولتراسونیک، با مزایای اصلی خود در-اتمیزه کردن آسیب کم و رسوب{1} دقت بالا، نقاط درد ناشی از دناتوره شدن بیولوژیکی-پروتئین و مشکل در کنترل یکنواختی پوشش در پاشش اتمیزه شده محلول‌های پوشش پروتئین زیستی را برطرف می‌کند. در حال حاضر به طور گسترده در زمینه های زیست پزشکی مانند ایمپلنت های پزشکی و حسگرهای زیستی استفاده می شود. راه حل های بهینه سازی هدفمند برای پارامترهای فرآیند و سازگاری تجهیزات موجود است. در زیر یک معرفی مفصل است: سناریوهای برنامه اصلی

پوشش دستگاه پزشکی کاشتنی: این قسمت اصلی کاربرد این تجهیزات است. در ارتوپدی، محلول های پوشش کلاژن را می توان بر روی سطح مفاصل مصنوعی آلیاژ تیتانیوم اسپری کرد، چسبندگی و تکثیر استئوبلاست را فعال کرد، زمان یکپارچگی استخوان را به طور قابل توجهی کوتاه کرد و میزان شل شدن بعد از عمل را کاهش داد. در زمینه قلب و عروق، محلول‌های پوششی مانند فیبرینوژن روی استنت‌های عروق کرونر می‌توانند تجمع پلاکتی را مهار کرده و خطر ترومبوز در استنت را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. علاوه بر این، می‌توان از آن برای پاشش پوشش پروتئینی بالون‌های شسته‌کننده دارو، بهبود زیست سازگاری بین بالون و بافت عروقی استفاده کرد.

 

پوشش‌های تجهیزات تشخیصی زیستی: روی دستگاه‌های تشخیصی آزمایشگاهی مانند حسگرهای زیستی و تراشه‌های میکروسیال، پوشش‌های حاوی آلبومین، آنزیم‌ها و سایر پروتئین‌های بیولوژیکی را می‌توان اسپری کرد. این پوشش‌ها قابلیت‌های تشخیص زیستی خاص حسگرها را افزایش می‌دهند و از دقت نتایج تشخیصی اطمینان می‌دهند. این تجهیزات همچنین می تواند برای پوشش دادن مواد مصرفی تشخیصی در شرایط آزمایشگاهی مانند پوشش پروتئین های خاص بر روی سطح تراشه های تشخیص خاص برای افزایش حساسیت تشخیص استفاده شود.

 

پوشش برای سایر مواد مصرفی پزشکی: برای برخی از منسوجات پزشکی خاص، مانند باندهای ضد باکتری، اسپری یک پوشش حاوی پروتئین های ضد باکتریایی می تواند خواص ضد باکتریایی ایجاد کند. علاوه بر این، اسپری کردن پوشش‌های پروتئینی خاص بر روی دیواره‌های داخلی سرنگ‌های خاص می‌تواند باعث کاهش تحریک بافت در حین تزریق و بهبود ایمنی شود.

پارامترهای فرآیند کلیدی برای سازگاری با تجهیزات پاشش اولتراسونیک: کنترل پارامتر دقیق برای متعادل کردن فعالیت پروتئین بیولوژیکی با کیفیت پوشش ضروری است. ویژگی های مختلف پروتئین به ترکیب پارامترهای متفاوتی نیاز دارد:

فرکانس اتمیزه شدن: این فرکانس باید با توجه به وزن مولکولی پروتئین تنظیم شود. پروتئین های مولکولی کوچک، مانند انسولین، برای اتمیزه کردن با فرکانس بالا 80-100 کیلوهرتز مناسب هستند. پروتئین های مولکولی بزرگ، مانند آلبومین، برای اتمیزه کردن با فرکانس پایین 20-40 کیلوهرتز مناسب هستند تا آسیب ساختار فضایی پروتئین ناشی از ارتعاش با فرکانس بالا را کاهش دهند.

 

پارامترهای عرضه و حرکت مایع: با در نظر گرفتن رسوب یک پوشش کلاژن با ضخامت 100 نانومتر به عنوان مثال، کنترل سرعت جریان مایع در 0.3 میلی لیتر در دقیقه و تنظیم سرعت حرکت پاشش روی 2 میلی‌متر بر ثانیه، یک پوشش یکنواخت و عاری از سوراخ‌ها و ترک‌ها را به دست می‌آورد. به طور همزمان، یک سیستم کنترل حلقه بسته امکان تنظیم بدون پله ضخامت پوشش از 50 تا 500 نانومتر را فراهم می کند.

 

شرایط محیطی: محیط سمپاشی باید در دمای 20-25 درجه و رطوبت نسبی 40 تا 60 درصد نگهداری شود تا از تبخیر قطرات بیش از حد سریع که می تواند منجر به ترک خوردگی پوشش شود، جلوگیری شود و از آسیب رساندن به فعالیت پروتئین در دما و رطوبت بالا جلوگیری شود.

 

مزایای فنی قابل توجه:

نرخ حفظ فعالیت بالا: فرآیند اتمیزه کردن نیازی به جریان هوا با فشار بالا ندارد، که منجر به توزیع یکنواخت انرژی و نرخ تخریب ساختار فضایی پروتئین کمتر از 5 درصد می‌شود، بسیار برتر از اسپری‌های پنوماتیک سنتی، و حفظ فعالیت بیولوژیکی پروتئین را به حداکثر می‌رساند.

 

استفاده زیاد از مواد و تلفات کم: حداقل اسپری بیش از حد در طول سمپاشی، با میزان استفاده از مایع بیش از 95 درصد، نه تنها از دست دادن مواد اولیه پروتئین بیولوژیکی گران قیمت را کاهش می دهد، بلکه هزینه ها را نیز کاهش می دهد. علاوه بر این، نازل دارای عملکرد{2}}خود تمیز کردنی است که کمتر مستعد گرفتگی است. این امر هزینه های تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد و از ضایعات مواد و نقص پوشش ناشی از انسداد نازل جلوگیری می کند.

 

انطباق با نیازهای شخصی: این تجهیزات می توانند به طور انعطاف پذیر محدوده اسپری و ضخامت پوشش را تنظیم کنند و آماده سازی پوشش پروتئینی سفارشی را برای اندازه دستگاه های کاشتنی بیماران مختلف و نیازهای تست تجهیزات تشخیصی ممکن می سازد. به عنوان مثال، محدوده پوشش پروتئینی استنت را می توان با توجه به قطر رگ خونی تنظیم کرد تا با نیازهای بالینی بیماران مختلف سازگار شود.

 

مزایای تجهیزات پاشش اولتراسونیک در اسپری اتمیزه کردن مایعات پوشش پروتئین بیولوژیکی چیست؟

مزایای اصلی تجهیزات پاشش اولتراسونیک در اسپری اتمیزه کردن مایعات پوشش پروتئین بیولوژیکی آسیب کم در عین حفظ فعالیت، نرخ استفاده بالا و کاهش هزینه و انطباق با دقت بالا با نیازها است. به طور خاص، این را می توان به سه نکته تقسیم کرد:

 

1. به حداکثر رساندن حفظ فعالیت پروتئین بیولوژیکی: فرآیند اتمیزه کردن نیازی به جریان هوا با فشار بالا ندارد و توزیع انرژی یکنواخت است و میزان آسیب به ساختار فضایی پروتئین کمتر از 5٪ است. در مقایسه با تأثیر فشار بالا-پاشش پنوماتیک سنتی، از دناتوره شدن و غیرفعال شدن پروتئین جلوگیری می‌کند و تضمین می‌کند که عملکردهای بیولوژیکی پوشش (مانند خواص ضد باکتریایی و افزایش چسبندگی سلولی) تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد.

 

2. استفاده از مواد بالا + هزینه های نگهداری کم: حجم بسیار کم اسپری بیش از حد منجر به نرخ استفاده از مواد خام زیستی-پروتئین بیش از 95% می شود که به طور قابل توجهی اتلاف مواد پروتئینی گران قیمت را کاهش می دهد. نازل دارای عملکرد خود تمیز شوندگی است، از گرفتگی ناشی از رسوبات پروتئینی جلوگیری می کند، فرکانس نگهداری تجهیزات و هزینه ها را کاهش می دهد و از عیوب پوشش ناشی از گرفتگی جلوگیری می کند.

 

3. دقت بالا + سازگاری قوی: کنترل دقیق ضخامت پوشش (قابل تنظیم از 50-500 نانومتر) و تنظیم انعطاف پذیر محدوده پاشش و یکنواختی. با بسترهایی با اندازه‌های مختلف، مانند دستگاه‌های قابل کاشت و حسگرهای زیستی سازگار است و همچنین می‌تواند نیازهای بالینی شخصی (مانند محدوده پوشش استنت سفارشی) را برآورده کند. پوشش بدون سوراخ و ترک است و پایداری با کیفیت بالایی را نشان می دهد.