Các vi hạt này chỉ dày hơn một sợi tóc người một chút-nhưng chúng có thể cải thiện đáng kể hiệu quả của các loại thuốc dạng hít: các hạt mang trong bình hít bột khô có nhiệm vụ vận chuyển hoạt chất và đảm bảo hoạt chất có thể được hít vào phổi một cách hiệu quả. Hiệu quả của quá trình này phụ thuộc rất nhiều vào hình dạng của chúng.

Một nhóm do giáo sư Regina Scherließ tại Đại học Kiel (CAU) dẫn đầu lần đầu tiên đã sản xuất các hạt mang nhỏ li ti với hình dạng được xác định chính xác và sử dụng chúng để nghiên cứu vai trò của hình dạng hạt trong quá trình hít—thông qua một kỹ thuật in 3D có độ chính xác cao.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng hình dạng hạt có tác động rõ rệt đến lượng hoạt chất có thể được hít vào. Trong số bốn thiết kế được thử nghiệm, một biến thể đã hoạt động tốt hơn đáng kể so với các biến thể khác. Các kết quả đã được công bố trên tạp chí Communications Materials.

Tạo ra hàng triệu vi hạt giống hệt nhau

Một phương pháp in 3D sáng tạo đã giúp sản xuất hàng loạt hàng triệu hạt có hình dạng chính xác. Quá trình polyme hóa hai photon là một quy trình hoạt động với độ phân giải nanomet. Một tia laser sẽ kích hoạt có chọn lọc các điểm nhỏ trong vật liệu, khiến chúng cứng lại ngay lập tức. Nhờ một công nghệ in mới được Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT) cải tiến gần đây, 49 cấu trúc hiện có thể được sản xuất đồng thời-một bước tiến lớn trong việc tăng tốc quá trình này.

Đối với mỗi trong số bốn thiết kế được thử nghiệm, nhóm đã sản xuất hơn 2 triệu hạt giống hệt nhau. Ngoài ra, họ đã tạo ra ba biến thể của một hình dạng cụ thể với các mức độ nhám bề mặt khác nhau-từ mịn đến thô. Sau đó, họ kết hợp các hạt này với một loại thuốc mẫu, tương tự như trong các công thức thuốc hít thực tế.

"Để thuốc có hiệu quả, nó phải tách ra khỏi hạt mang khi hít vào và tiếp cận phổi theo luồng không khí. Nếu nó bám dính, nó sẽ bị nuốt vào và không bao giờ đến được đích", Melvin Wostry, tác giả đầu tiên của nghiên cứu giải thích.

Các thử nghiệm cho thấy hình dạng của các hạt mang có ảnh hưởng quyết định đến lượng hoạt chất được giải phóng trong quá trình hít.

"Một hình dạng mà chúng tôi gọi là 'Pharmacone' là người chiến thắng rõ ràng. Hình dạng giống ngôi sao của nó có nhiều đầu nhô ra trên bề mặt. Phân suất hạt mịn-tức là phần thuốc trong phạm vi có thể hít thở được dưới 5 micromet-với hình dạng này cao gấp bốn lần so với thiết kế tốt thứ hai". Scherließ nói.

Các nhà nghiên cứu cho rằng các đầu nhọn đặc trưng của thiết kế Pharmacone làm tăng sự va chạm và quay giữa các hạt, giúp thuốc tách ra dễ dàng hơn. Ngược lại, độ nhám bề mặt không có ảnh hưởng đo lường được đến sự giải phóng.

Triển vọng cho việc phát triển thuốc

Hiện tại, những hạt mang nhỏ bé này là các hạt mẫu cho nghiên cứu cơ bản-chúng chưa phù hợp để hít. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu nhận thấy tiềm năng lớn cho các ứng dụng trong tương lai. Về lâu dài, các cấu trúc được in chính xác như vậy có thể đóng vai trò là hạt mang thuốc có khả năng phân hủy sinh học được tích hợp trực tiếp vào các bình hít bột khô.

Scherließ bày tỏ: "Kết quả của chúng tôi cho thấy các công nghệ hiện đại như in 3D độ phân giải cao đang mở ra những con đường hoàn toàn mới trong việc phát triển dược phẩm. Giờ đây, chúng ta có thể chủ động tác động đến hoạt động của thuốc thông qua thiết kế-một kiểu tinh chỉnh ở quy mô micromet".

P.T.T (NASTIS), theo https://phys.org/news/, 2025