麻省理工學(xué)院可穿戴超聲波貼片改變藥物運輸方式
發(fā)布人：傳感器技術(shù)
時(shí)間：2023-06-14
來(lái)源：工程師
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麻省理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)了一種可穿戴超聲波貼片，可以通過(guò)皮膚有效地輸送藥物，在傷口愈合、緩解疼痛以及各種醫療和美容治療方面具有潛在的應用。與被動(dòng)擴散和微針相比，該貼片已顯示出顯著(zhù)增強的藥物滲透率，該團隊正在努力優(yōu)化人體試驗并探索用于疾病治療的內部植入。
皮膚是藥物輸送的一種有吸引力的途徑，因為它允許藥物直接進(jìn)入需要它們的部位，這對于傷口愈合、緩解疼痛或其他醫療和美容應用很有用。然而，通過(guò)皮膚輸送藥物是困難的，因為皮膚堅韌的外層阻止大多數小分子通過(guò)它。為了更容易地通過(guò)皮膚輸送藥物，麻省理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)了一種可穿戴貼片，可以將無(wú)痛超聲波施加到皮膚上，從而創(chuàng )造藥物可以通過(guò)的微小通道。研究人員說(shuō)，這種方法可以幫助提供各種皮膚病的治療，也可以適應提供激素，肌肉松弛劑和其他藥物。
“皮膚的主要好處是藥物可以繞過(guò)整個(gè)胃腸道。而通過(guò)口服給藥，則必須提供更大的劑量，以稀釋藥物在胃系統中的損失，”Shah說(shuō)?！斑@是一種更有針對性，更集中的藥物輸送方式?！?/span>
超聲波暴露已被證明可以增強皮膚對小分子藥物的滲透性，但大多數用于執行這種藥物輸送的現有技術(shù)都需要笨重的設備。麻省理工學(xué)院的團隊希望想出一種方法，用輕量級的可穿戴貼片進(jìn)行這種透皮給藥，這可以使其更容易用于各種應用。他們設計的裝置由嵌入幾個(gè)圓盤(pán)形壓電換能器的貼片組成，可以將電流轉換為機械能。每個(gè)圓盤(pán)都嵌入一個(gè)聚合物腔中，該腔包含溶解在液體溶液中的藥物分子。當電流施加到壓電元件上時(shí)，它們會(huì )在流體中產(chǎn)生壓力波，產(chǎn)生氣泡，在皮膚上破裂。這些破裂的氣泡產(chǎn)生微射流，可以穿透皮膚堅韌的外層，即角質(zhì)層。“這為使用振動(dòng)來(lái)增強藥物輸送打開(kāi)了大門(mén)。有幾個(gè)參數會(huì )導致生成不同類(lèi)型的波形模式。藥物輸送的機械和生物學(xué)方面都可以通過(guò)這個(gè)新工具集得到改善，“Karami說(shuō)。貼片由PDMS制成，PDMS是一種有機硅基聚合物，無(wú)需膠帶即可粘附在皮膚上。在這項研究中，研究人員通過(guò)提供一種叫做煙酰胺的B族維生素來(lái)測試該設備，煙酰胺是許多防曬霜和保濕霜中的一種成分。在使用豬皮的測試中，研究人員表明，當他們使用超聲波貼片輸送煙酰胺時(shí)，穿透皮膚的藥物量是在沒(méi)有超聲波輔助的情況下可以通過(guò)皮膚的量的26倍。研究人員還將他們的新設備的結果與微針進(jìn)行了比較，微針是一種有時(shí)用于透皮給藥的技術(shù)，包括用微型針刺穿皮膚。研究人員發(fā)現，他們的貼片能夠在30分鐘內提供相同數量的煙酰胺，可以在六小時(shí)內用微針傳遞。使用當前的設備，藥物可以滲透到皮膚中幾毫米，這使得這種方法可能對皮膚內局部起作用的藥物有用。這些可能包括煙酰胺或維生素C，用于治療皮膚上的老年斑或其他黑斑，或用于治愈燒傷的局部藥物。通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)以增加穿透深度，該技術(shù)也可用于需要到達血液的藥物，例如咖啡因，芬太尼或利多卡因。Dagdeviren還設想這種貼片可用于輸送黃體酮等激素。此外，研究人員現在正在探索在體內植入類(lèi)似裝置的可能性，以輸送治療癌癥或其他疾病的藥物。研究人員還致力于進(jìn)一步優(yōu)化可穿戴貼片，希望很快在人類(lèi)志愿者身上進(jìn)行測試。他們還計劃用更大的藥物分子重復他們在這項研究中所做的實(shí)驗室實(shí)驗。“在我們表征了更大藥物的藥物滲透曲線(xiàn)之后，我們將看到哪些候選藥物，如激素或胰島素，可以使用這項技術(shù)提供，為那些目前必須每天自我注射的人提供無(wú)痛的替代方案?！盨hah說(shuō)。參考文獻：“A Conformable Ultrasound Patch for Cavitation-Enhanced Transdermal Cosmeceutical Delivery” by Chia-Chen Yu, Aastha Shah, Nikta Amiri, Colin Marcus, Md Osman Goni Nayeem, Amit Kumar Bhayadia, Amin Karami and Canan Dagdeviren, 19 March 2023, Advanced Materials.DOI: 10.1002/adma.202300066該研究由美國國家科學(xué)基金會(huì )，3M非終身教職員工獎，Sagol Weizmann - MIT橋梁計劃，德州儀器公司，麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗室聯(lián)盟和K. Lisa Yang仿生學(xué)中心研究生獎學(xué)金資助。信息源于：scitechdaily
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