Блог

Nov 02, 2023

Новости оптики и фотоники

Меэри Ким: зеленый цвет на крышке флакона (слева), материал структурного цвета.

Меери Ким

Цвет структурного материала на крышке флакона выглядит зеленым на крышке флакона (слева), но при нагревании он становится бесцветным (справа). [Изображение: адаптировано из ACS Nano 2023, doi: 10.1021/acsnano.3c00467]

Вакцины, хранящиеся в слишком холодных или слишком жарких условиях, теряют эффективность, а это означает, что их транспортировка по всему миру часто требует цепочки точно скоординированных действий. Мониторинг времени и температуры может указать, подвергалась ли вакцина воздействию аномальных температур на каком-то этапе холодовой цепи.

Теперь исследователи в США и Китае разработали класс структурно-цветных материалов, которые обещают создать следующее поколение индикаторов время-температура (ACS Nano, doi: 10.1021/acsnano.3c00467). Исследование, подтверждающее концепцию, демонстрирует их широкий температурный диапазон отслеживания, высокую чувствительность и превосходную стабильность.

С момента производства до момента введения вакцины необходимо хранить в ограниченном температурном диапазоне. Обычные вакцины требуют температуры хранения от 2 °C до 8 °C, тогда как вакцины с матричной рибонуклеиновой кислотой (мРНК) необходимо замораживать при отрицательных температурах во избежание разложения.

Однако современные индикаторы времени и температуры, основанные на материалах, страдают ограниченной надежностью и стабильностью. Некоторые из них имеют узкий температурный диапазон отслеживания, а другие неприменимы при минусовых температурах. С другой стороны, электронные индикаторы времени и температуры требуют вмешательства человека и производят значительное количество отходов.

Сюэмин Ду и его коллеги стремились изучить новые материалы для улучшения температурно-временного мониторинга вакцин и других лекарств. «Мы разработали класс материалов структурного цвета, названных саморазрушающимися жидкостями структурного цвета, который использует преимущества как жидкой природы, так и структурного цвета», — сказал автор исследования Ду, профессор Шэньчжэньского института передовых технологий Китайской академии наук. наук.

Саморазрушающиеся жидкости структурного цвета состоят из двух компонентов: нетоксичных водных растворов полиэтиленгликоля (ПЭГ) или этиленгликоля (ЭГ) и блестящих жидких коллоидных фотонных кристаллов. Водные растворы ПЭГ или ЭГ, обладающие высокой чувствительностью к определенным температурам и смешанные для получения жидкостей с переменной температурой плавления, действуют как инициирующие агенты, а коллоидные фотонные кристаллы действуют как индикаторный агент.

Фотонные кристаллы обычно кажутся ярко-зелеными или красными, но когда саморазрушающиеся жидкости структурного цвета достигают точки плавления, кристаллы распадаются на части и вызывают необратимую потерю цвета.

Фотонные кристаллы обычно кажутся ярко-зелеными или красными, но когда саморазрушающиеся жидкости структурного цвета достигают точки плавления, кристаллы распадаются на части и вызывают необратимую потерю цвета. В результате материалы обладают способностью отображать историю времени и температуры с широким диапазоном температур отслеживания (от -70 ° C до +37 ° C) и в значительной степени настраиваемым временем саморазрушения (от 40 минут до 5 дней).

Исследователи протестировали материалы в виде временно-температурных показателей на обычных вакцинах (температура хранения: 8 °C), мРНК-вакцинах (-20 °C и -70 °C) и транспортируемых органах (0 °C). Технология продемонстрировала высокую чувствительность и успешно определила, когда продукты стали слишком теплыми.

«Постепенные изменения цвета и сдвиг спектров отражения обеспечивают синергетическую стратегию для качественного и количественного выявления точной временной и температурной истории различных вакцин», — сказал Ду. «Наши саморазрушающиеся жидкости структурного цвета преодолевают недостатки, присущие обычным индикаторам времени и температуры, приближая их на один шаг ближе к цепочке холодных поставок».

Дата публикации: 08 июня 2023 г.