[PI 제공] 백신 접종은 바이러스나 박테리아 감염의 중요한 예방책이다. 이 주제는 이미 초기 아시아 문화권에서 연구되었고 에드워드 제너의 연구로 인해 획기적인 발전을 이뤘다.

여전히 논쟁이 있지만 백신은 홍역, 결핵, 소아마비, 파상풍 등을 예방하면서 일상적인 의료 생활의 일부가 됐다. 이러한 예방접종 정책은 전세계적으로 감염 사례를 크게 감소시켰고 천연두와 같은 일부 질병들은 사라졌다.

전 세계 COVID-19 전염병의 여파로 현대 백신 기술은 미래 인구 보호를 위해 점점 더 중요해지고 있다. 백신 패치는 이러한 차세대 애플리케이션 중 하나이며 피에조 기술은 생산에 중요한 역할을 한다.

피에조액추에이터는 인쇄 헤드에 배치될 때 매우 빠른 속도와 정확도로 마이크로니들어레이에서 최상의 백신을 생산한다. [사진=PI]

새로운 기술 : 백신 패치

예방접종은 보통 주사기로 죽거나 약해진 미생물, 독소, 단백질 등을 신체 근육 안으로 주입한다. 이들은 면역 반응을 일으키고 특정 질병에 대한 환자의 면역력을 이끌어낸다. 전 세계 의료진, 특히 의료 인프라가 열악한 개발도상국의 경우 백신 관리는 끊임없는 과제다. 백신 패치의 새로운 개념은 수많은 가능성을 열어준다.

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

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

피에조 기술은 매우 작은 물방울을 빠르게 생성하기 위해 사용된다. [사진=PI]

마이크로니들의 정밀 디스펜싱을 위한 피에조

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

피에조컴퍼넌트는 복잡한 요구사항에 적합한 제품이다. 압전 효과는 결정체에 힘을 가하면 전하가 발생하며 반대의 경우 전압을 인가하면 순간 변위와 함께 작동한다. 대부분 낮은 전력을 소비하며 내구성 및 신뢰성이 좋아 프린트 헤드 디스펜싱에 사용한다.

잉크젯 원리에 따라 정확한 방울을 생성하여 피코리터 양을 분사하기 위해 유리 모세관을 압전 튜브 안에 넣는다. 이는 완전히 비접촉식이어서 표면에 가장 미세한 물방울을 만들 수 있다. 이를 통해 약품을 오염 없이 배포할 수 있으며 인쇄 헤드는 쉽게 세척하거나 멸균할 수 있다.

피에조액추에이터는 피에조 튜브의 대안을 제시한다. 피에조액추에이터는 인쇄 헤드에 배치될 때 매우 빠른 속도와 정확도로 마이크로니들어레이에서 최상의 백신을 생산한다. 탁월한 내구성으로 복잡한 시스템에서도 수년간 안정적으로 작동한다.

PI Ceramic은 단순히 피에조를 제작하는 것이 아니라, 피에조를 초음파 트랜서듀서에 통합하거나 피에조를멤브레인 또는 다이어프램에 접착할 수 있다. 테스트 및 패키징에 대한 노하우를 바탕으로 피에조컴퍼넌트를 접착 또는 접촉하는 것은 물론, 전체 트랜서듀서를 조립하여 고객을 지원한다.

[인더스트리뉴스 기자 (webmaster@industrynews.co.kr)]

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