Ra đời từ những năm 1960, máy phun phản lực đã được sử dụng để đưa thuốc nhanh chóng qua da mà không cần sử dụng kim tiêm dưới da. Tuy nhiên, kỹ thuật này vẫn gây đau đớn cho người nhận vì nó liên quan đến việc buộc một dòng thuốc lỏng đậm đặc xuyên qua lớp biểu bì. Ngoài ra, chất lỏng sinh học có thể văng ngược ra khỏi da, có khả năng lây lan bệnh tật thay vì ngăn ngừa chúng.

Một giải pháp thay thế hiện đại hơn và ít đau đớn hơn nhiều là một thiết bị được gọi là "súng gen".

Nó sử dụng khí nén để bắn các vi hạt protein hoặc vật liệu sinh học khác được bọc vonfram hoặc vàng xuyên qua da, cho phép chúng xâm nhập vào các tế bào bên dưới. Tuy nhiên, những kim loại đó không chỉ đắt tiền mà còn thực sự có thể làm tăng tốc độ phân hủy tải trọng sinh học của chúng sau khi chúng được đưa vào cơ thể.

Để tìm kiếm một giải pháp thay thế hoạt động tốt hơn, các nhà khoa học từ Đại học Texas ở Dallas đã xem xét một vật liệu khung kim loại-hữu cơ (MOF) được gọi là khung zeolitic-imidazolate tám, hay ZIF-8.

Mặc dù rẻ hơn nhiều so với vonfram hoặc vàng, nhưng các hạt nhỏ của vật liệu này tỏ ra hiệu quả trong việc bảo vệ các vật liệu sinh học khi chúng được bắn xuyên qua da thông qua một khẩu súng gen đã được sửa đổi có tên là MOF-Jet. Ngoài ra, công nghệ này có thể được sử dụng để tiêm các hạt dược phẩm dạng bột được bọc ZIF-8 mà không cần phải làm lạnh như các đối tác chất lỏng được tiêm bằng kim.

Như một phần thưởng bổ sung, người ta thấy rằng bằng cách sử dụng các loại khí mang khác nhau, thời gian giải phóng thuốc có thể thay đổi. Ví dụ, nếu carbon dioxide được sử dụng, nó sẽ phản ứng với nước trong các tế bào để tạo thành axit carbonic. Axit đó phá vỡ ZIF-8, khiến nó giải phóng trọng tải tương đối nhanh. Mặt khác, nếu sử dụng khí nén thông thường, các hạt ZIF-8 sẽ mất từ ​​bốn đến năm ngày để phân hủy.

Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, công nghệ này đã được sử dụng thành công để đưa gen có ZIF-8 vào tế bào hành tây và để đưa protein có ZIF-8 vào chuột. Các nhà khoa học hiện đang sử dụng hệ thống này để cung cấp hóa trị liệu và tá dược như một phương pháp điều trị tiềm năng cho khối u ác tính.

Kết quả nghiên cứu – do PGS.TS. Giáo sư Jeremiah Gassensmith và nghiên cứu sinh Yalini Wijesundara – gần đây đã được đăng trên tờ Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ.