Elektronokkal integrált, szabályozott transzdermális gyógyszerbeadás - Három kiváló minőségű papír a Nature-Family Journal-tól

A mikrotűs tömbök ígéretes, minimálisan invazív orvosi technikát képviselnek a szinte fájdalommentes transzdermális gyógyszerbejuttatáshoz. A mikrotűk behatolnak a stratum corneumba, hogy kiépítsék a gyógyszerszállítási útvonalakat, miközben elkerülik a dermális ereket és az idegvégződéseket, hogy minimalizálják a fájdalmat és a vérzést. A mai napig a kémiai módosítás és a fizikai szerkezeti optimalizálás nagymértékben javította a mikrotűvel közvetített gyógyszeradagolás teljesítményét.

Mindazonáltal a legtöbb létező mikrotűs rendszer passzív felszabadulási módban működik, ahol a gyógyszerfelszabadulást főként az anyag duzzadása vagy oldódása szabályozza. A beadási időzítés és az adagolás dinamikus és pontos beállítása továbbra is kihívást jelent. A mikrotűs tömbök integrálása elektronikus vezérlőrendszerekkel az aktív, igény szerinti transzdermális bejuttatás elérése érdekében kritikus szűk keresztmetszetté és a következő generációs mikrotűs orvosi eszközök fő fejlesztési irányává vált.

Ez a cikk három nagy hatású dokumentumot tartalmaz, amelyek a következő évben jelentek megMikrorendszerek és nanomérnöki tervezés(természetes folyóirat). A tanulmányokat Prof. Peter B. Lillehoj kutatócsoportja (Rice University, USA), a Prof. Lelun Jiang (Orvosbiológiai Mérnöki Iskola, Szun Jat-szen Egyetem) és Lingqian Chang professzor csoportja (Biológiai Tudományok és Orvostechnikai Iskola, Beihang Egyetem) vezeti. Három élvonalbeli irányt fednek le: vérmentes gyorsdiagnosztikai mikrotűs bőrtapasz, okostelefonról működtetett iontoforézis-mikrotűs tömb a szabályozott transzdermális bejuttatáshoz, valamint mikro-nanoeszközök a száj- és szemészeti diagnosztikához és terápiához. Ezek a munkák értékes referenciákat kínálnak a mikrotű-alapú diagnosztikához, az intelligens gyógyszerbejuttatáshoz és a kibővített, keresztforgatókönyv-alkalmazásokhoz.

--- Kiváló dolgozatok, érdemes elolvasni ---

01 Mikrotű alapú bőrtapasz vérmentes gyors diagnosztikai teszteléshez

Szerzői: Jiang, X., Lillehoj, PBFolyóirat: Microsyst Nanoeng, 6, 96 (2020) Link: https://www.nature.com/articles/s41378-020-00206-1 (A képek a szerzők jóvoltából)

Ez a tanulmány egy üreges mikrotűvel integrált bőrtapaszt mutat be. A vérvétel helyett az eszköz mikrotűkkel vonja ki a bőr intersticiális folyadékát, és vizuális fehérje-biomarker-detektálást hajt végre a kolloid-arany laterális áramlású tesztcsíkokkal való összekapcsolással. FogadásPlasmodium falciparumhisztidinben gazdag fehérje 2 (PfHRP2, malária biomarker) mint a koncepció bizonyítékának célpontja, az assay 8 ng/ml-ig terjedő kimutatási határt ér el kevesebb mint 20 percen belül terjedelmes műszerek nélkül. Ez a munka először mutatja be a mikrotűk és az oldalirányú áramlású immunoassay kombinációját, amely új, vérmentes POCT-megoldást kínál a korlátozott erőforrások számára.

02 Okostelefonnal működő iontoforézis-mikrotűs tapasz a szabályozott transzdermális bejuttatáshoz

Szerzői: Yang, J., Li, Y., Ye, R.et al. Folyóirat: Microsyst Nanoeng, 6, 112 (2020) Link: https://www.nature.com/articles/s41378-020-00224-z (A képek a szerzők jóvoltából)

A hagyományos passzív kioldódású mikrotűktől eltérően ez a munka egy IMAP javítást fejleszt ki, amely a mikrotű-tömböket iontoforézissel kombinálja. Okostelefon hajtásával integrált "penetrációs-diffúziós-iontoforézis" gyógyszer-adminisztrációs munkafolyamatot valósít meg. A stratum corneum átszúrása után a mikrotűk visszahúzódnak; Az iontoforézis inzulinnal töltött nanovezikulákat hajt a bőr mikrocsatornáin keresztül. A gyógyszeradagolás dinamikusan szabályozható az elektromos áram intenzitásának beállításával. Az 1-es típusú cukorbetegségben szenvedő patkánymodellekben a rendszer hosszú ideig fenntartja a normoglikémiát, és csökkenti a hipoglikémia kockázatát a szubkután injekcióhoz képest. Ez a munka igazolja, hogy az elektronikus mikrotűs integráció lehetővé teszi a makromolekuláris terápiák aktív, igény szerinti transzdermális bejuttatását.

03 Mikro-/nanoeszközök értékeléshez és kezeléshez a stomatológiában és szemészetben

Szerzői: Sheng, A., Lin, L., Zhu, J.et al. (Levelező szerző: Prof. Lingqian Chang)Folyóirat: Microsyst Nanoeng, 7, 11 (2021) Link: https://www.nature.com/articles/s41378-021-00238-1

A bőrön keresztüli transzdermális forgatókönyveken túlmutatóan ez az áttekintés a mikrotűket és a különféle mikro-nanoeszközöket speciális nyálkahártya-szövetekre is kiterjeszti a száj- és szemészet számára. Szisztematikusan összefoglalja az anyaggyártást, az eszköztervezési elveket és a mikro-nanoeszközök biológiai biztonsági szempontjait, beleértve a biokémiai érzékelést a sejtszinttől a szövetekig, valamint a szájrákot, keratitist, szemkörnyéki ráncokat és szájfertőző betegségeket célzó terápiás stratégiákat. A legfontosabb fordítási szűk keresztmetszetek is szóba kerülnek. A felülvizsgálat interdiszciplináris együttműködésre szólít fel a klinikusok és a mérnöki kutatók között a száj- és szemápoláshoz használt mikro-nano orvosi eszközök klinikai fordításának felgyorsítása érdekében.