麻省理工學(xué)院可穿戴超聲波貼片改變藥物運(yùn)輸方式
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麻省理工學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種可穿戴超聲波貼片，可以通過皮膚有效地輸送藥物，在傷口愈合、緩解疼痛以及各種醫(yī)療和美容治療方面具有潛在的應(yīng)用。與被動(dòng)擴(kuò)散和微針相比，該貼片已顯示出顯著增強(qiáng)的藥物滲透率，該團(tuán)隊(duì)正在努力優(yōu)化人體試驗(yàn)并探索用于疾病治療的內(nèi)部植入。
皮膚是藥物輸送的一種有吸引力的途徑，因?yàn)樗试S藥物直接進(jìn)入需要它們的部位，這對(duì)于傷口愈合、緩解疼痛或其他醫(yī)療和美容應(yīng)用很有用。然而，通過皮膚輸送藥物是困難的，因?yàn)槠つw堅(jiān)韌的外層阻止大多數(shù)小分子通過它。為了更容易地通過皮膚輸送藥物，麻省理工學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種可穿戴貼片，可以將無痛超聲波施加到皮膚上，從而創(chuàng)造藥物可以通過的微小通道。研究人員說，這種方法可以幫助提供各種皮膚病的治療，也可以適應(yīng)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整個(gè)胃腸道。而通過口服給藥，則必須提供更大的劑量，以稀釋藥物在胃系統(tǒng)中的損失，”Shah說。“這是一種更有針對(duì)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(qiáng)皮膚對(duì)小分子藥物的滲透性，但大多數(shù)用于執(zhí)行這種藥物輸送的現(xiàn)有技術(shù)都需要笨重的設(shè)備。麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)希望想出一種方法，用輕量級(jí)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(yīng)用。他們?cè)O(shè)計(jì)的裝置由嵌入幾個(gè)圓盤形壓電換能器的貼片組成，可以將電流轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。每個(gè)圓盤都嵌入一個(gè)聚合物腔中，該腔包含溶解在液體溶液中的藥物分子。當(dāng)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(jiān)韌的外層，即角質(zhì)層。“這為使用振動(dòng)來增強(qiáng)藥物輸送打開了大門。有幾個(gè)參數(shù)會(huì)導(dǎo)致生成不同類型的波形模式。藥物輸送的機(jī)械和生物學(xué)方面都可以通過這個(gè)新工具集得到改善，“Karami說。貼片由PDMS制成，PDMS是一種有機(jī)硅基聚合物，無需膠帶即可粘附在皮膚上。在這項(xiàng)研究中，研究人員通過提供一種叫做煙酰胺的B族維生素來測試該設(shè)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(dāng)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有超聲波輔助的情況下可以通過皮膚的量的26倍。研究人員還將他們的新設(shè)備的結(jié)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(xiàn)，他們的貼片能夠在30分鐘內(nèi)提供相同數(shù)量的煙酰胺，可以在六小時(shí)內(nèi)用微針傳遞。使用當(dāng)前的設(shè)備，藥物可以滲透到皮膚中幾毫米，這使得這種方法可能對(duì)皮膚內(nèi)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(dá)血液的藥物，例如咖啡因，芬太尼或利多卡因。Dagdeviren還設(shè)想這種貼片可用于輸送黃體酮等激素。此外，研究人員現(xiàn)在正在探索在體內(nèi)植入類似裝置的可能性，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，希望很快在人類志愿者身上進(jìn)行測試。他們還計(jì)劃用更大的藥物分子重復(fù)他們?cè)谶@項(xiàng)研究中所做的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)。“在我們表征了更大藥物的藥物滲透曲線之后，我們將看到哪些候選藥物，如激素或胰島素，可以使用這項(xiàng)技術(shù)提供，為那些目前必須每天自我注射的人提供無痛的替代方案?！盨hah說。參考文獻(xiàn)：“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(jiǎng)，Sagol Weizmann - MIT橋梁計(jì)劃，德州儀器公司，麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室聯(lián)盟和K. Lisa Yang仿生學(xué)中心研究生獎(jiǎng)學(xué)金資助。信息源于：scitechdaily
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