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Dec 18, 2023

Notizie su ottica e fotonica

Meeri Kim Appearing green on a vial lid (left), the structural-color material

Meeri Kim

Apparendo verde sul coperchio di una fiala (a sinistra), il materiale dal colore strutturale diventa incolore (a destra) quando riscaldato. [Immagine: adattato da ACS Nano 2023, doi: 10.1021/acsnano.3c00467]

I vaccini conservati in ambienti troppo freddi o troppo caldi perderanno efficacia, il che significa che il loro trasporto in tutto il mondo spesso richiede una catena di eventi coordinati con precisione. Il monitoraggio tempo-temperatura può indicare se un vaccino è stato esposto a temperature anomale in qualche punto lungo la catena del freddo.

Ora ricercatori negli Stati Uniti e in Cina hanno sviluppato una classe di materiali cromatici strutturali che sono promettenti per la creazione della prossima generazione di indicatori tempo-temperatura (ACS Nano, doi: 10.1021/acsnano.3c00467). Lo studio dimostrativo dimostra l'ampio intervallo di temperature di tracciamento, l'elevata sensibilità e l'eccellente stabilità.

Dal momento in cui vengono prodotti fino al momento in cui vengono iniettati, i vaccini devono essere mantenuti entro un intervallo di temperatura limitato. I vaccini convenzionali richiedono temperature di conservazione comprese tra 2 °C e 8 °C, mentre i vaccini con acido ribonucleico messaggero (mRNA) devono essere congelati a temperature inferiori allo zero per evitare la degradazione.

Tuttavia, gli attuali indicatori tempo-temperatura basati sui materiali soffrono di affidabilità e stabilità limitate. Alcuni hanno intervalli di temperatura di tracciamento ristretti, mentre altri non sono applicabili a temperature sotto lo zero. Gli indicatori elettronici tempo-temperatura, invece, richiedono l’intervento umano e generano quantità significative di rifiuti.

Xuemin Du e i suoi colleghi miravano a esplorare nuovi materiali per un migliore monitoraggio tempo-temperatura di vaccini e altri farmaci. "Abbiamo sviluppato una classe di materiali di colore strutturale, chiamati liquidi di colore strutturale autodistruttivi, che sfruttano i vantaggi sia della natura fluidica che del colore strutturale", ha affermato l'autore dello studio Du, professore presso l'Istituto di tecnologia avanzata di Shenzhen, Accademia cinese di Scienze.

I liquidi autodistruttivi a colori strutturali sono costituiti da due componenti: soluzioni acquose di polietilenglicole (PEG) o glicole etilenico (EG) non tossiche e cristalli fotonici colloidali liquidi brillanti. Le soluzioni acquose di PEG o EG, che hanno un'elevata sensibilità a temperature specifiche e sono state miscelate per produrre liquidi con punti di fusione variabili, agiscono come agenti innescanti, mentre i cristalli fotonici colloidali agiscono come agenti indicatori.

I cristalli fotonici normalmente appaiono di colore verde brillante o rosso, ma quando i liquidi autodistruttivi del colore strutturale raggiungono il punto di fusione, i cristalli si rompono e producono una perdita di colore irreversibile.

I cristalli fotonici normalmente appaiono di colore verde brillante o rosso, ma quando i liquidi autodistruttivi del colore strutturale raggiungono il punto di fusione, i cristalli si rompono e producono una perdita di colore irreversibile. Di conseguenza, i materiali hanno la capacità di indicare la storia tempo-temperatura, con un ampio intervallo di temperature di tracciamento (da −70 °C a +37 °C) e un tempo autodistruttivo ampiamente regolabile (da 40 minuti a 5 giorni).

I ricercatori hanno testato i materiali sotto forma di indicatori tempo-temperatura su vaccini convenzionali (temperatura di conservazione: 8 °C), vaccini mRNA (-20 °C e −70 °C) e organi trasportati (0 °C). La tecnologia ha dimostrato un'elevata sensibilità e ha indicato con successo quando i prodotti diventavano troppo caldi.

"I cambiamenti graduali di colore e lo spostamento degli spettri di riflettanza forniscono una strategia sinergica per rivelare qualitativamente e quantitativamente l'accurata storia tempo-temperatura di vari vaccini", ha affermato Du. "I nostri liquidi autodistruttivi a colori strutturali superano gli svantaggi inerenti agli indicatori convenzionali di tempo-temperatura, avvicinandoli sempre di più alla catena di approvvigionamento del freddo."

Data di pubblicazione: 08 giugno 2023