스마트 백신 패치 생산을 위한 피에조 기술

COVID-19에 맞서

백신 접종은 바이러스나 박테리아 감염의 중요한 예방책입니다. 이 주제는 이미 초기 아시아 문화권에서 연구되었고 에드워드 제너의 연구로 인해 획기적인 발전을 이뤘습니다. 여전히 논쟁이 있지만 백신은 홍역, 결핵, 소아마비, 파상풍 등을 예방하면서 일상적인 의료 생활의 일부가 되었습니다. 이러한 예방접종 정책은 전세계적으로 감염 사례를 크게 감소시켰고 천연두와 같은 일부 질병들은 사라졌습니다. 전 세계 COVID-19 전염병의 여파로, 현대 백신 기술은 미래 인구 보호를 위해 점점 더 중요해지고 있습니다. 백신 패치는 이러한 차세대 애플리케이션 중 하나이며 피에조 기술은 생산에 중요한 역할을 합니다.

새로운 기술 : 백신 패치

예방 접종은 보통 주사기로 죽거나 약해진 미생물, 독소 또는 단백질을 신체 근육 안으로 주입합니다. 이들은 면역 반응을 일으키고 특정 질병에 대한 환자의 면역력을 이끌어냅니다. 전 세계 의료진, 특히 의료 인프라가 열악한 개발도상국의 경우 백신 관리가 끊임없는 과제이므로 백신 패치의 새로운 개념은 수많은 가능성을 열어줍니다.

백신 패치는 약 200~300 μm의 마이크로니들이 통합된 작은 폴리머 패치로 구성됩니다. 패치를 붙이면 바늘이 피부에 박혀 바늘 끝에 위치한 백신이 직접 주사됩니다. 주사기를 이용한 예방접종과 달리, 백신 패치는 바늘 의료 사고를 통한 감염 가능성이 없습니다. 그 중 일부는 백신을 투여한 후 시간이 지나면 피부에 용해됩니다.

백신 패치는 의료 접근성이 떨어지는 지역에도 쉽게 배포할 수 있으며 의료 전문가의 도움 없이도 붙일 수 있습니다. 또한 기존 백신 투약량의 절반 이하로도 충분합니다. 마이크로니들에 접촉된 피부층에서 더 많은 면역 세포가 발견되므로 백신 투여량이 낮아도 여전히 동등한 면역 반응을 만들어냅니다. 이러한 형태의 예방접종을 통해 얻을 수 있는 가장 큰 장점은 내구성입니다. 생산 과정에서 마이크로니들 백신은 건조되어 최대 40˚C에서 최대 1년 동안 전력을 보존하여 냉각이 필요하지 않습니다. 이것은 특히 열대성 기후 나라에서 백신 접종의 새로운 가능성을 열어줍니다.

마이크로니들의 정밀 디스펜싱을 위한 피에조

백신 패치 제조 과정에서 작은 액체 백신의 방울이 미세 바늘 끝에 뿌려집니다. 피에조 기술은 매우 작은 물방울을 빠르게 생성하기 위해 사용됩니다. 프린트 헤드와 같은 나노리터/피코리터 디스펜싱 장비에 사용되는 액추에이터는 최대 수 kHz의 높은 작동 주파수에서 작동해야 하는 동시에 작은 물방울을 생성하는 데 필요한 운동 에너지를 생성해야 합니다.

피에조 컴퍼넌트는 복잡한 요구사항에 적합한 제품입니다. 압전 효과는 결정체에 힘을 가하면 전하가 발생하며 반대의 경우 전압을 인가하면 순간 변위와 함께 작동합니다. 대부분 낮은 전력을 소비하며 내구성 및 신뢰성이 좋아 프린트 헤드 디스펜싱에 사용합니다.

잉크젯 원리에 따라 정확한 방울을 생성하여 피코리터 양을 분사하기 위해 유리 모세관을 압전 튜브 안에 넣습니다. 이는 완전히 비접촉식이어서 표면에 가장 미세한 물방울을 만들 수 있습니다. 이를 통해 약품을 오염 없이 배포할 수 있으며 인쇄 헤드는 쉽게 세척하거나 멸균할 수 있습니다. PICMA® Stack 피에조 액추에이터는 피에조 튜브의 대안을 제시합니다. 피에조 액추에이터는 인쇄 헤드에 배치될 때 매우 빠른 속도와 정확도로 마이크로니들 어레이에서 최상의 백신을 생산합니다. 탁월한 내구성으로 복잡한 시스템에서도 수년간 안정적으로 작동합니다.


피에조 세라믹을 넘어 : PI Ceramic 조립 기술

PI Ceramic은 단순히 피에조를 제작하는 것이 아니라, 피에조를 초음파 트랜서듀서에 통합하거나 피에조를 멤브레인 또는 다이어프램에 접착할 수 있습니다. 테스트 및 패키징에 대한 노하우를 바탕으로 피에조 >> 컴퍼넌트를 접착 또는 접촉하는 것은 물론, 전체 트랜서듀서를 조립하여 고객을 지원합니다.




저자 정보

Annemarie Oesterle

Segment Marketing Manager Medical Technology, PI Ceramic GmbH

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