Доставка лекарств с помощью микроигл - Википедия - Microneedle drug delivery

Боковое сравнение микроиглы (глубина 350 мкм) со стандартной иглой с полым отверстием[1]

Микроиглы микроскопические аппликаторы, используемые для доставлять вакцина или другие препараты через различные препятствия: пока трансдермальный применение является наиболее популярным применением микроигл, появляются внутриглазные и интракохлеарные микроиглы для доставки лекарств. [2] [3] Микроиглы изготавливаются различными способами, обычно с участием фотолитографический процессы или микролитье.[4] Эти методы включают травление микроскопическая структура из смолы или силикона для отливки микроигл. Микроиглы изготавливаются из самых разных материалов, начиная от кремний, титан, нержавеющая сталь, и полимеры.[5][1] Некоторые микроиглы сделаны из лекарства, которое доставляется к телу, но имеют форму иглы, поэтому они проникают через кожу. Микроиглы различаются по размеру, форме и функциям, но все они используются в качестве альтернативы другим методам доставки, таким как обычные игла для подкожных инъекций или другой инъекция аппарат.

Микроиглы обычно наносятся небольшими массивами. Используемые массивы представляют собой набор микроигл, от нескольких микроигл до нескольких сотен, наносимых на аппликатор, иногда на пластырь или другое твердое устройство для штамповки. Массивы прикладывают к коже пациентов и дают время для эффективного введения лекарств. Микроиглы - более легкий метод для врачей, поскольку они требуют меньшего обучения для применения и поскольку они не так опасны, как другие иглы, что делает введение лекарств пациентам более безопасным и менее болезненным, а также позволяет избежать некоторых недостатков использования других форм доставки лекарств, например риск заражения, образование опасных отходов или стоимость.

Фон

Основная статья: Микроинъекция

Впервые микроиглы были упомянуты в статье 1998 г. трансдермальная доставка лекарств демонстрируя, что микроиглы могут проникать в кожу человека.[6] Последующие исследования доставки лекарств с помощью микроигл позволили изучить медицинские и косметические применения этой технологии через ее конструкцию. В этой ранней статье была предпринята попытка изучить возможность использования микроигл в будущем для вакцинации. С тех пор исследователи изучали доставку микроигл инсулин, вакцины, противовоспалительные средства и другие фармацевтические препараты. В дерматологии микроиглы используются для лечения рубцов кожными валиками.

Основная цель любой конструкции микроиглы - проникнуть в самый удаленный слой кожи. роговой слой (10-15 мкм).[7]

Исследования показали, что существует ограничение на количество лекарств, которые могут попадать через неповрежденную кожу. Только соединения с относительно низкой молекулярной массой, такие как обычный никель-аллерген (130 Да ),[8] может проникать через кожу. Соединения массой более 500 Да не могут проникнуть через кожу.[7]

Виды микроигл

Твердый

Этот тип массива спроектирован как система из двух частей; массив микроигл сначала наносится на кожу, чтобы создать микроскопические лунки, достаточно глубокие, чтобы проникнуть в самый внешний слой кожи, а затем лекарство наносится через трансдермальный пластырь. Твердые микроиглы уже используются дерматологами в коллагеновая индукционная терапия, метод, в котором используется повторное прокалывание кожи микроиглами.

Пустой

Полые микроиглы похожи на твердые микроиглы по материалу. В них есть резервуары, по которым лекарство доставляется прямо на место. Поскольку доставка лекарства зависит от скорости потока микроиглы, существует вероятность того, что этот тип матрицы может забиться из-за чрезмерного набухания или дефектной конструкции.[7] Такая конструкция также увеличивает вероятность коробления под давлением и, следовательно, невозможности доставки каких-либо лекарств.

С покрытием

Как и цельные микроиглы, микроиглы с покрытием обычно изготавливаются из полимеров или металлов. В этом методе лекарство наносится непосредственно на матрицу микроигл, а не через другие пластыри или аппликаторы. Микроиглы с покрытием часто покрыты другим поверхностно-активные вещества или загустители, чтобы гарантировать правильную доставку лекарства.[7] Некоторые химические вещества, используемые для изготовления микроигл с покрытием, являются известными раздражителями. Несмотря на то, что существует риск локального воспаления в области, где был массив, массив можно немедленно удалить без вреда для пациента.

Растворимый

В более поздней адаптации конструкции микроиглы растворимые микроиглы заключают лекарство в нетоксичный полимер, который растворяется внутри кожи.[1] Этот полимер позволит лекарству попасть в кожу и расщепить его внутри тела. Фармацевтические компании и исследователи начали изучать и внедрять полимеры, такие как Фиброин, протеин на основе шелка, который может быть сформирован в виде микроигл и растворен в организме.[9]

Преимущества

Использование микроигл дает множество преимуществ, наиболее заметным из которых является повышение комфорта пациентов. Фобия иглы может поражать как взрослых, так и детей, а иногда может привести к обмороку. Преимущество наборов микроигл заключается в том, что они уменьшают беспокойство, которое испытывают пациенты, когда они сталкиваются с иглой для подкожных инъекций. Помимо улучшения психологического и эмоционального комфорта, микроиглы оказались значительно менее болезненными, чем обычные инъекции.[7] В некоторых исследованиях фиксировалось мнение детей о заборе крови с помощью микроиглы, и было обнаружено, что пациенты более охотно выполняли менее болезненную процедуру, чем традиционный забор крови с помощью игл. Микроиглы полезны и для врачей, поскольку они производят менее опасные отходы, чем иглы, и, как правило, их легче использовать. Микроиглы также менее дороги, чем иглы, поскольку для них требуется меньше материала, а используемый материал дешевле, чем материалы для игл для подкожных инъекций.

Микроиглы открывают новые возможности для домашнего и общественного здравоохранения. Один из самых больших недостатков традиционных игл - это опасные отходы, которые они производят, что делает их утилизацию серьезной проблемой для врачей и больниц. Для пациентов, которым требуется регулярный прием лекарств в домашних условиях, их утилизация может стать проблемой для окружающей среды, если их выбросить в мусорное ведро.[1] Микроиглы предоставят тем, кто ограничен в возможности обращаться за помощью в больницу, возможность безопасно вводить лекарства, не выходя из дома.

Одним из преимуществ микроигл является их более низкая скорость микробный вторжение в места доставки.[1][7] Традиционные инъекционные методы позволяют оставлять колотые раны на срок до 48 часов после лечения. Это оставляет большое окно возможностей для проникновения вредных бактерий в кожу. Микроиглы повреждают кожу только на глубину 10-15 мкм, что затрудняет проникновение бактерий в кровоток и дает организму возможность заживления раны меньшего размера.[4] Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить типы бактерий, способных проникнуть в мелкое место прокола микроигл.

Недостатки

Есть некоторые опасения по поводу того, как врачи могут быть уверены, что все лекарство или вакцина попало под кожу при применении микроигл. Полые микроиглы и микроиглы с покрытием обладают риском того, что лекарство не попадет на кожу должным образом и не будет эффективным. Оба типа микроигл могут протекать.[10][7] на кожу человека в результате повреждения микроиглы или неправильного применения врачом. Вот почему важно, чтобы врачи были обучены правильному применению массивов.

Еще одна проблема заключается в том, что неправильно установленные решетки могут оставить инородный материал в теле. Хотя существует меньший риск инфицирования, связанный с микроиглами, матрицы более хрупкие, чем обычная игла для подкожных инъекций, из-за их небольшого размера и, следовательно, имеют шанс отломиться и остаться в коже. Некоторые материалы, из которых изготовлены микроиглы, например титан, не могут абсорбироваться организмом, и любые фрагменты игл могут вызвать раздражение.

Имеется ограниченное количество литературы, посвященной доставке лекарств с помощью микроигл, поскольку в настоящее время ведутся исследования по созданию эффективных игл.

Исследования и приложения

Исследователи из Массачусетский технологический институт под руководством Анны Якленек разрабатывают технологию как для введения вакцин, так и для создания невидимой записи о вакцинации «на пациенте». Это исследование финансируется многими организациями, включая Фонд Билла и Мелинды Гейтс и Институт Коха[11]

Рассматривается даже возможность использования новой технологии для мониторинга записей о вакцинации путешественников в качестве средства предотвращения распространения инфекционных заболеваний. Невидимая метка будет сканироваться в портах въезда, чтобы обеспечить перемещение людей, одновременно контролируя распространение вирусов. [12]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е МакКонвилл А., Хегарти С., Дэвис Дж. (Июнь 2018 г.). «Мини-обзор: оценка потенциального воздействия технологий микроигл на приложения для домашнего здравоохранения». Лекарства. 5 (2): 50. Дои:10.3390 / лекарства 5020050. ЧВК  6023334. PMID  29890643.
  2. ^ Тхакур, Рагху Радж Сингх; Текко, Исмаил А .; Аш-Шаммари, Фархан; Али, Ахлам А .; Маккарти, Хелен; Доннелли, Райан Ф. (5 октября 2016 г.). «Быстро растворяющиеся полимерные микроиглы для минимально инвазивной внутриглазной доставки лекарств». Доставка лекарств и трансляционные исследования. 6 (6): 800–815. Дои:10.1007 / s13346-016-0332-9.
  3. ^ Пеппи, М .; Мари, А .; Belline, C .; Боренштейн, Дж. Т. (9 марта 2018 г.). «Системы доставки лекарств в улитку: новый подход, время которого пришло». Мнение эксперта по доставке лекарств. 15 (4): 319–324. Дои:10.1080/17425247.2018.1444026.
  4. ^ а б Ким YC, Пак JH, Prausnitz MR (ноябрь 2012 г.). «Микроиглы для доставки лекарств и вакцин». Расширенные обзоры доставки лекарств. 64 (14): 1547–68. Дои:10.1016 / j.addr.2012.04.005. ЧВК  3419303. PMID  22575858.
  5. ^ Парк Дж. Х., Аллен М. Г., Праусниц М. Р. (май 2005 г.). «Биоразлагаемые полимерные микроиглы: изготовление, механика и трансдермальная доставка лекарств». Журнал контролируемого выпуска. 104 (1): 51–66. Дои:10.1016 / j.jconrel.2005.02.002. PMID  15866334.
  6. ^ Генри С., Макаллистер Д.В., Аллен М.Г., Праусниц М.Р. (август 1998 г.). «Микроиглы: новый подход к трансдермальной доставке лекарств». Журнал фармацевтических наук. 87 (8): 922–5. Дои:10.1021 / js980042 +. PMID  9687334.
  7. ^ а б c d е ж грамм Jeong HR, Lee HS, Choi IJ, Park JH (январь 2017 г.). «Соображения при использовании микроигл: боль, удобство, беспокойство и безопасность». Журнал нацеливания на лекарства. 25 (1): 29–40. Дои:10.1080 / 1061186x.2016.1200589. PMID  27282644.
  8. ^ Bos JD, Meinardi MM (июнь 2000 г.). «Правило 500 Дальтона для проникновения через кожу химических соединений и лекарств». Экспериментальная дерматология. 9 (3): 165–9. Дои:10.1034 / j.1600-0625.2000.009003165.x. PMID  10839713.
  9. ^ Моттагиталаб Ф., Фарохи М, Шокргозар М.А., Атяби Ф., Хоссейнхани Х. (май 2015 г.). «Наночастицы фиброина шелка как новая система доставки лекарств». Журнал контролируемого выпуска. 206: 161–76. Дои:10.1016 / j.jconrel.2015.03.020. PMID  25797561.
  10. ^ Ржевский А.С., Сингх Т.Р., Доннелли Р.Ф., Анисимов Ю.Г. (январь 2018). «Микроиглы как метод улучшения доставки лекарств в различные органы и ткани». Журнал контролируемого выпуска. 270: 184–202. Дои:10.1016 / j.jconrel.2017.11.048. PMID  29203415.
  11. ^ http://news.mit.edu/2019/storing-vaccine-history-skin-1218
  12. ^ http://www.bbc.com/travel/story/20200621-will-travel-be-safer-by-2022