Доставка лекарств микроиглами
 |
Микроиглы или пластыри с микроиглами или пластыри с микрочипами представляют собой медицинские устройства микронного размера, используемые для введения вакцин , лекарств и других терапевтических агентов. [ 2 ] Хотя микроиглы первоначально изучались для трансдермальной доставки лекарств, их использование расширилось для внутриглазной, вагинальной, чресногтевой, сердечной, сосудистой, желудочно-кишечной и интракохлеарной доставки лекарств. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] Микроиглы изготавливаются различными методами, обычно с использованием фотолитографических процессов или микроформования. [ 6 ] Эти методы включают травление микроскопических структур на смоле или кремнии для отливки микроигол. Микроиглы изготавливаются из различных материалов: кремния , титана , нержавеющей стали и полимеров . [ 7 ] [ 1 ] Некоторые микроиглы изготовлены из лекарственного препарата, предназначенного для доставки в организм, но имеют форму иглы, позволяющей проникать через кожу. Микроиглы различаются по размеру, форме и функциям, но все они используются в качестве альтернативы другим методам доставки, таким как обычная игла для подкожных инъекций или другой инъекционный аппарат.
Микроиглы обычно вводятся даже с помощью одной иглы или небольших наборов. Используемые массивы представляют собой набор микроигл, от нескольких микроигл до нескольких сотен, прикрепленных к аппликатору, иногда к пластырю или другому твердому штампующему устройству. Массивы наносят на кожу пациентов и дают время для эффективного введения лекарств. Микроиглы являются более простым методом для врачей, поскольку они требуют меньше 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. , такие как риск заражения, образование опасных отходов или стоимость.
Фон
[ редактировать ]Микроиглы были впервые упомянуты в 1998 году в статье исследовательской группы под руководством Марка Праусница из Технологического института Джорджии , которая продемонстрировала, что микроиглы могут проникать в самый верхний слой ( роговой слой ) кожи человека и, следовательно, подходят для трансдермальной доставки терапевтических агентов. . [ 8 ] Последующие исследования доставки лекарств с помощью микроигл выявили медицинское и косметическое применение этой технологии благодаря ее конструкции. Эта ранняя статья была направлена на изучение возможности использования микроигл в будущем для вакцинации. С тех пор исследователи изучали доставку инсулина , вакцин , противовоспалительных средств и других фармацевтических препаратов с помощью микроигл. В дерматологии микроиглы используются для лечения рубцов с помощью кожных валиков.
Основная цель любой конструкции микроигл — проникнуть в самый внешний слой кожи, роговой слой (10–15 мкм). [ 9 ] Микроиглы достаточно длинные, чтобы пересечь роговой слой, но не настолько длинные, чтобы стимулировать нервы, которые расположены глубже в тканях и, следовательно, практически не вызывают боли. [ 8 ]
Исследования показали, что существует ограничение на тип лекарств, которые можно доставить через неповрежденную кожу. Только соединения с относительно низкой молекулярной массой, такие как обычный аллерген никель (130 Да ), [ 10 ] может проникать через кожу. Соединения массой более 500 Да не могут проникнуть через кожу. [ 9 ]
Виды микроигл
[ редактировать ]С момента их концептуализации в 1998 году было достигнуто несколько успехов в плане разнообразия типов микроигл, которые можно изготовить. Пять основных типов микроигл: твердые, полые, покрытые, растворимые/растворяющиеся и образующие гидрогель. [ 2 ]
Твердый
[ редактировать ]Этот тип массива спроектирован как система, состоящая из двух частей; Набор микроигл сначала наносится на кожу, чтобы создать микроскопические лунки, достаточно глубокие, чтобы проникнуть в самый внешний слой кожи, а затем препарат наносится через трансдермальный пластырь . Твердые микроиглы уже используются дерматологами в индукционной терапии коллагеном - методе, который использует повторяющиеся проколы кожи микроиглами, чтобы вызвать экспрессию и отложение белков коллагена и эластина в коже . [ 11 ]
Пустой
[ редактировать ]Полые микроиглы по материалу аналогичны цельным микроиглам. Они содержат резервуары, доставляющие препарат непосредственно на участок. Поскольку доставка лекарственного средства зависит от скорости потока микроиглы, существует вероятность того, что этот тип матрицы может засориться из-за чрезмерного набухания или неправильной конструкции. [ 9 ] Такая конструкция также увеличивает вероятность того, что он не выдержит давления и, следовательно, не сможет доставить какое-либо лекарство.
с покрытием
[ редактировать ]Как и твердые микроиглы, микроиглы с покрытием обычно изготавливаются из полимеров или металлов. В этом методе препарат наносится непосредственно на микроиглы, а не через другие пластыри или аппликаторы. Микроиглы с покрытием часто покрываются другими поверхностно-активными веществами или загустителями, чтобы обеспечить правильную доставку препарата. [ 9 ] Некоторые химические вещества, используемые в микроиглах с покрытием, являются известными раздражителями. Несмотря на то, что существует риск местного воспаления в области, где была установлена матрица, решетку можно удалить немедленно, без вреда для пациента.
растворимый
[ редактировать ]В более поздней версии конструкции микроигл растворимые микроиглы инкапсулируют лекарственное средство в нетоксичный полимер, который растворяется при попадании в кожу. [ 1 ] Этот полимер позволит лекарству доставляться в кожу и расщепляться внутри организма. Фармацевтические компании и исследователи начали изучать и внедрять такие полимеры, как фиброин , белок шелка, который можно формовать в структуры, подобные микроиглам, и растворять в организме. [ 12 ]
Гидрогельобразующий
[ редактировать ]В микроиглах, образующих гидрогель, лекарственные препараты заключены в полимер. Микроиглы могут проникать в роговой слой и вытягивать интерстициальную жидкость, что приводит к набуханию полимера. Лекарства попадают в кожу из набухшего матрикса.
Преимущества
[ редактировать ]Использование микроигл имеет множество преимуществ, наиболее заметным из которых является повышение комфорта пациентов. Боязнь игл может возникнуть как у взрослых, так и у детей, а иногда может привести к обмороку. Преимущество наборов микроигл заключается в том, что они уменьшают беспокойство, которое пациенты испытывают, когда сталкиваются с иглой для подкожных инъекций. Было доказано, что микроиглы не только улучшают психологический и эмоциональный комфорт, но и значительно менее болезненны, чем обычные инъекции. [ 9 ] В некоторых исследованиях было зафиксировано мнение детей о взятии проб крови с помощью микроигл, и было обнаружено, что пациенты с большей готовностью соглашались на менее болезненную процедуру, чем на традиционный забор крови с помощью игл. Микроиглы также полезны для врачей, поскольку они производят меньше опасных отходов, чем иглы, и, как правило, их легче использовать. Микроиглы также дешевле, чем иглы, поскольку для их изготовления требуется меньше материала, а используемый материал дешевле, чем материалы игл для подкожных инъекций.
Микроиглы открывают новые возможности для оказания медицинской помощи на дому и в сообществе. Одним из самых больших недостатков традиционных игл являются опасные отходы, которые они производят, что делает утилизацию серьезной проблемой для врачей и больниц. Для пациентов, которым требуется регулярное применение лекарств дома, утилизация может стать экологической проблемой, поскольку иглы выбрасываются в мусор. Растворяющиеся или набухающие микроиглы предоставят тем, кто ограничен в возможности обращаться за медицинской помощью, возможность безопасно вводить лекарства, не выходя из дома, хотя утилизация твердых или полых микроигл все равно может привести к уколу иглой или патогенами, передающимися через кровь. заражению риск. [ 1 ]
Еще одним преимуществом микроигл является более низкий уровень микробной инвазии в места родов. [ 1 ] [ 9 ] Традиционные методы инъекций могут оставить колотые раны на срок до 48 часов после обработки. 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 оставляет организму меньшую рану, которую нужно заживить. [ 6 ] Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить типы бактерий, способные проникнуть в неглубокое место прокола микроигл.
Недостатки
[ редактировать ]Существуют некоторые опасения по поводу того, как врачи могут быть уверены, что все лекарство или вакцина попадет в кожу при использовании микроигл. Как полые микроиглы, так и микроиглы с покрытием сопряжены с риском того, что лекарство не попадет в кожу должным образом и не будет эффективным. Оба эти типа микроигл могут протекать. [ 13 ] [ 9 ] на кожу человека либо в результате повреждения микроиглы, либо в результате неправильного ее применения врачом. Вот почему так важно, чтобы врачи были обучены правильному применению массивов.
Другая проблема заключается в том, что неправильно наложенные массивы могут оставить в организме инородный материал. Хотя существует меньший риск заражения, связанный с микроиглами, эти наборы более хрупкие, чем обычная игла для подкожных инъекций, из-за их небольшого размера и, следовательно, имеют шанс сломаться и остаться в коже. Некоторые материалы, из которых изготовлены микроиглы, например титан, не усваиваются организмом, а любые фрагменты игл могут вызвать раздражение.
Доступно ограниченное количество литературы по теме доставки лекарств с помощью микроигл, поскольку текущие исследования все еще изучают способы изготовления эффективных игл.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и МакКонвилл А., Хегарти С., Дэвис Дж. (июнь 2018 г.). «Мини-обзор: оценка потенциального влияния микроигольных технологий на домашнее здравоохранение» . Лекарства . 5 (2): 50. doi : 10.3390/medicines5020050 . ПМК 6023334 . ПМИД 29890643 .
- ^ Jump up to: а б Дхарадхар С., Маджумдар А., Дхобле С., Патравале В. (февраль 2019 г.). «Микроиглы для трансдермальной доставки лекарств: систематический обзор». Разработка лекарств и промышленная фармация . 45 (2): 188–201. дои : 10.1080/03639045.2018.1539497 . ПМИД 30348022 . S2CID 53039251 .
- ^ Панда А., Матадх В.А., Суреш С., Шивакумар Х.Н., Мурти С.Н. (январь 2022 г.). «Некожное применение систем доставки лекарств с помощью микроигл». Доставка лекарств и трансляционные исследования . 12 (1): 67–78. дои : 10.1007/s13346-021-00922-9 . ПМИД 33629222 . S2CID 232047454 .
- ^ Такур Р.Р., Текко И.А., Аль-Шаммари Ф., Али А.А., Маккарти Х., Доннелли Р.Ф. (декабрь 2016 г.). «Быстрорастворимые полимерные микроиглы для минимально инвазивной внутриглазной доставки лекарств» . Доставка лекарств и трансляционные исследования . 6 (6): 800–815. дои : 10.1007/s13346-016-0332-9 . ПМК 5097091 . ПМИД 27709355 .
- ^ Пеппи М., Мари А., Беллин С., Боренштейн Дж.Т. (апрель 2018 г.). «Интракохлеарные системы доставки лекарств: новый подход, время которого пришло» . Экспертное мнение о доставке лекарств . 15 (4): 319–324. дои : 10.1080/17425247.2018.1444026 . ПМИД 29480039 .
- ^ Jump up to: а б Ким Ю.К., Пак Дж.Х., Праусниц М.Р. (ноябрь 2012 г.). «Микроиглы для доставки лекарств и вакцин» . Обзоры расширенной доставки лекарств . 64 (14): 1547–1568. дои : 10.1016/j.addr.2012.04.005 . ПМЦ 3419303 . ПМИД 22575858 .
- ^ Пак 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 . ПМИД 15866334 .
- ^ Jump up to: а б 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): 922–925. дои : 10.1021/js980042+ . ПМИД 9687334 . S2CID 14917073 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Чон Х.Р., Ли Х.С., Чхве И.Дж., Пак Дж.Х. (январь 2017 г.). «Аспекты использования микроигл: боль, удобство, беспокойство и безопасность». Журнал по борьбе с наркотиками . 25 (1): 29–40. дои : 10.1080/1061186x.2016.1200589 . ПМИД 27282644 . S2CID 44629532 .
- ^ Бос Дж.Д., Мейнарди М.М. (июнь 2000 г.). «Правило 500 Дальтон для проникновения через кожу химических соединений и лекарств». Экспериментальная дерматология . 9 (3): 165–169. дои : 10.1034/j.1600-0625.2000.009003165.x . ПМИД 10839713 .
- ^ МакКрудден М.Т., Макалистер Э., Кортни А.Дж., Гонсалес-Васкес П., Сингх Т.Р., Доннелли Р.Ф. (август 2015 г.). «Аппликации микроигл для улучшения внешнего вида кожи». Экспериментальная дерматология . 24 (8): 561–566. дои : 10.1111/exd.12723 . ПМИД 25865925 .
- ^ Моттагиталаб Ф., Фарохи М., Шокргозар М.А., Атьяби Ф., Хоссейнхани Х. (май 2015 г.). «Наночастицы фиброина шелка как новая система доставки лекарств». Журнал контролируемого выпуска . 206 : 161–176. дои : 10.1016/j.jconrel.2015.03.020 . ПМИД 25797561 .
- ^ Ржевский А.С., Сингх Т.Р., Доннелли Р.Ф., Анисимов Ю.Г. (январь 2018 г.). «Микроиглы как метод усиления доставки лекарственных средств в различные органы и ткани». Журнал контролируемого выпуска . 270 : 184–202. дои : 10.1016/j.jconrel.2017.11.048 . hdl : 10072/376324 . ПМИД 29203415 . S2CID 205883540 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Ита К (2022). "Введение". В Ита К (ред.). Микроиглы . Лондон: Академическая пресса. стр. 1–19. ISBN 978-0-323-97234-5 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Микроиглы: новый способ доставки вакцин , Дон Коннелли, The Pharmaceutical Journal, 2021 г.