Imaginez si tous les vaccins pour enfants pouvaient être livrés avec un inhalateur plutôt que des injections ; ou en essuyant les bactéries de la tuberculose dans les poumons d'un patient avec un inhalateur ; ou désinfecter soigneusement une chambre d'hôpital avec un diffuseur.

Tels sont les objectifs d'une équipe de recherche dirigée par le professeur James Friend du département de génie mécanique et aérospatial de l'Université de Californie à San Diego. Leurs efforts ont récemment été amplifiés lorsque Friend a reçu un prestigieux 900 $, 000 bourses de recherche de la Fondation Keck, dont la mission est de soutenir les découvertes scientifiques pionnières, l'ingénierie et la recherche médicale.

"Notre objectif est de rendre les traitements injectables inhalables, " a dit un ami. " Cela débloquerait toute une classe de nouveaux traitements. "

Par exemple, en milieu clinique, des désinfectants puissants pourraient être délivrés via des diffuseurs dans les chambres d'hôpital pour éliminer les bactéries nocives. Une toute nouvelle classe de médicaments pourrait être délivrée aux patients via des inhalateurs. Finalement, toute une gamme de nouveaux matériaux pourraient être utilisés pour l'impression 3D.

Actuellement, les fluides peuvent être nébulisés de différentes manières, par exemple par des moyens mécaniques comme dans les pulvérisateurs de parfum et d'eau de Cologne, ou en utilisant des ultrasons. Mais toutes ces méthodes ne fonctionnent pas bien avec des fluides très visqueux comme l'huile ou le miel, ou ils nécessitent trop de puissance, ou décomposer certains des ingrédients actifs des fluides. Ils nécessitent également un équipement coûteux.

La méthode développée par Friend et ses collègues utilise des appareils trouvés dans les téléphones intelligents qui produisent des ondes acoustiques. Dans les téléphones, ces appareils sont principalement utilisés pour filtrer le signal cellulaire sans fil et pour identifier et filtrer les informations vocales et de données.

Dans le laboratoire, Friend et son équipe ont utilisé les appareils pour générer des ondes sonores à des fréquences extrêmement élevées, allant de 100 millions à 10 milliards de Hertz, afin de créer des ondes capillaires fluides, qui à leur tour émettent des gouttelettes, générer de la brume. Ce processus est appelé atomisation. Les percées des chercheurs reposent sur la capacité d'atomiser des liquides qui étaient auparavant considérés comme trop visqueux pour le processus.

La nouvelle méthode promet de réduire considérablement les coûts de développement de médicaments inhalés en utilisant des composants de téléphones intelligents peu coûteux. Actuellement, le coût de développement des médicaments inhalés est de 300 millions de dollars sur une période de trois ans.

Les chercheurs ont testé avec succès la méthode d'atomisation sur un puissant désinfectant, Triéthylène glycol, ou TEG, qui n'avait jamais été atomisé auparavant seul (il est généralement dissous dans l'eau).

Personne auparavant n'avait observé comment les fluides se comportaient lorsqu'ils étaient soumis à des fréquences sonores aussi élevées. Les scientifiques dirigés par Friend ont découvert que les équations utilisées pour prédire la génération d'ondes dans les fluides ne fonctionnaient pas pour leurs expériences - en fait, ils sont décalés de plusieurs ordres de grandeur. Certaines de ces mathématiques remontent à plus de 150 ans, aux expériences du physicien et chimiste britannique Michael Faraday.

La subvention Keck permettra aux chercheurs d'acquérir les technologies de pointe ainsi que la main-d'œuvre dont ils ont besoin pour trouver les bons calculs pour décrire et prédire l'atomisation à des fréquences aussi élevées. Cela permettra aux chercheurs d'appliquer leur nouvelle méthode à une plus large gamme de matériaux, débloquer de nouvelles applications.