מדבקה חדשנית מאפשרת מתן תרופות מבוקר

מחקר שפורסם לאחרונה ב תקשורת טבע הציג פריצת דרך במתן תרופות דרך העור.

מדענים פיתחו מדבקה מופעלת חשמלית עם ממברנות מתכתיות ומיקרו-מחטים תואמות ביולוגיות, המאפשרות משלוח תרופות מדויק, חוזר, מותאם אישית ובטוח.

לימוד: אוטומציה דיגיטלית של אספקת תרופות דרך העור עם רזולוציה מרחבית גבוהה. קרדיט תמונה: Andrey_Popov/Shutterstock.com

רקע כללי

למרות שמתן תרופות דרך מחטים היפודרמיות הוא תהליך מהיר, בעלות נמוכה, בטוחה וללא כאבים יחסית של אספקת מוצרים פרמצבטיים כגון חיסונים וביו-תרפיה, השימוש בהליך זה למחלות כרוניות הדורשות טיפול ארוך טווח וטיפולים חוזרים ונשנים. מציגים אתגרים משמעותיים, במיוחד הקשורים לציות של המטופלים.

מחטים היפודרמיות גם מעלות חששות לגבי סילוק בטוח וסכנות של העברת פתוגנים בדם, מלבד העובדה ששימוש נרחב בשיטה זו דורש צוות מיומן.

אסטרטגיות למתן תרופות דרך העור שנחקרו לאחרונה כוללות סונופורזיס או שימוש באולטרסאונד במתן תרופות דרך העור; iontophoresis, המשתמשת בזרמים חשמליים חלשים לאספקה ​​טרנסדרמלית של תרופות, חום, אלקטרופורציה, מיקרו-מחטים ושימוש בגלים פוטו-מכאניים.

בעוד שחלק מהשיטות הללו שיפרו באופן משמעותי היבטים מסוימים של מתן תרופות, כגון קלות שימוש ואספקת תרופות ללא כאבים, שיטה של ​​מתן תרופות דרך העור שיכולה לשמש למחלות כרוניות הדורשות אספקה ​​מתואמת ומדויקת של תרופות לתקופות ממושכות. שימוש קליני.

לגבי המחקר

במחקר הנוכחי, החוקרים השתמשו בטריגרים חיצוניים חשמליים בשילוב עם ממברנה מתכתית תואמת ביו שיכולה לשאת מיקרו-מחטים המכילות תרופה כדי לפתח את המדבקה למתן תרופה טרנסדרמלית הנקראת מדבקה לפי דרישה מרחבית או SOP.

מיקרו-מחטים נבדקו והשתמשו בהם עבור יישומים שונים, כגון אספקת ננו-מרוכבים, פפטידים, חומצות גרעין, מולקולות קטנות וסוגים אחרים של תרופות.

יתר על כן, ניתן לשנות את הפונקציונליות הכימית של מיקרומחטים על ידי שינוי שלמותם המבנית, תוך מתן מגוון רחב של פרופילי שחרור.

ניתן לתכנת מראש מיקרו-מחטים בעלות מבנה ליבה-קליפה המכילה מאגר תרופה לשחרר את התרופה בזמן הנכון על ידי כוונון הפירוק של מעטפת הליבה. כמו כן, ניתן להטעין מספר תרופות למיקרו-מחטים אלו לאספקת תרופה בשלבים במהלך הטיפול המשולב.

עם זאת, שיטות ייצור מורכבות מציבות אתגרים למדרגיות של שיטות כאלה, ולא ניתן לשנות את המחטים המתוכנתות מראש לאחר פריסתן.

מצד שני, באמצעות פונקציונליזציה כימית, ניתן לתכנת מיקרו-מחטים לשחרר את הביותרפיה באמצעות ויסות עצמי וחישה עצמית.

לדוגמה, חומרים כגון aminoimidazole וחומצה פנילבורונית שימשו לבניית מיקרו-מחטים המגיבות לגלוקוז בגוף ועוברות שינויים מבניים לשחרור אינסולין.

טריגרים חיצוניים כגון דחפים חשמליים נוצלו גם כדי לשלוט במתן פעיל של תרופות, וטכנולוגיה זו, בשילוב עם מוניטורים בריאותיים, מספקת מערכת טיפול בלולאה סגורה.

השילוב של שערים מתכתיים העשויים ממברנות מתכת דקיקות מתאימות ביולוגיות שיפר את הבקרה הפעילה של אספקת תרופות באמצעות מיקרו-מחטים.

מגנזיום, מוליבדן וזהב הם חלק מהמתכות המשמשות ליצירת שערים אלו, וניתן להשתמש בשימוש בדחפים חשמליים להפעלת הפתיחה המאכלת או החמצונית של שערים אלו כדי לשחרר את התרופות לפי דרישה באופן פעיל.

תוצאות

התוצאות דיווחו כי ה-SOP נבנה באמצעות שכבה דקה של כ-150 ננומטר של זהב שצופה על המיקרו-מחטים כדי לעטוף ולהגן על התרופות בשלב ההמתנה.

יתר על כן, דחפים חשמליים שימשו כדי להפעיל את המיקרו-מחטים המגודרות הללו כדי לשחרר את התרופות לפי דרישה, מה שהופך את ה-SOP לשליטה מרחבית-זמנית ביותר.

ניתן לפרק את ציפוי הזהב במיקרו מחטים מגודרות אלה על ידי הפעלת זרם ישר של כ-2.5 וולט למשך 30 שניות, התחלת מתן תרופה.

שיטת תקשורת אלחוטית המשתמשת ב-Bluetooth באנרגיה נמוכה ותקשורת שדה קרוב המשולבת ב-SOP באמצעות מיקרו-ייצור מאפשרת גם להפעיל מיקרו-מחטים בודדות או תת-חלקים של המדבקה לשחרור תרופה.

יתר על כן, לכל מחט מיקרו יש בקרה מרחבית של פחות ממילימטר מרובע אחד, אשר בשילוב עם היבט זמני של 30 שניות לשחרור התרופה, מאפשר שליטה מרחבית-זמנית עדינה במיוחד.

In vivo ניסויים באמצעות מודלים של עכברים הראו גם שהשימוש ב-SOP בשחרור מלטונין אקסוגני הביא לשיפורי שינה, והדגיש את השימוש ב-SOP לטיפולים קליניים ומחקר נוירולוגי במודלים של בעלי חיים.

יתר על כן, ניסויים מוצלחים של השתלת SOP תוך גולגולתית בעכברים הצביעו על השימוש הפוטנציאלי שלו באספקת תרופות ברצף לאזורי מוח ספציפיים לטיפול בהפרעות נוירולוגיות.

מסקנות

לסיכום, המחקר דיווח על פיתוח של מערכת מתן תרופות טרנס-דרמלית המשלבת מיקרו-מחטים מתכתיות תואמות ביולוגיות עם תקשורת אלחוטית ומערכות הפעלה חשמליות כדי לספק תרופות בצורה מדויקת ואקטיבית דרך העור.

ההיבט האוטומטי לחלוטין של המערכת צפוי לשפר את הדבקות בטיפול.