Микроиглы - это микроскопические аппликаторы, используемые для доставки вакцин или других лекарств через различные препятствия: в то время как трансдермальное нанесение является наиболее популярным применением микроигл, появляются системы доставки лекарств с помощью внутриглазных и интракохлеарных микроигл. [2] [3] Микроиглы изготавливаются различными методами, обычно с использованием фотолитографических процессов или микролитья. [4] Эти методы включают травление микроскопической структуры в смоле или кремнии для отливки микроигл. Микроиглы изготавливаются из самых разных материалов, от кремния , титана и др.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 обычная игла для подкожных инъекций или другое инъекционное устройство.
Микроиглы обычно наносятся даже с помощью одной иглы или небольших массивов. Используемые массивы представляют собой набор микроигл, от нескольких микроигл до нескольких сотен, прикрепленных к аппликатору, иногда к пластырю или другому твердому штамповочному устройству. Массивы прикладывают к коже пациентов и дают время для эффективного введения лекарств. Микроиглы - более простой 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.
Задний план
Впервые микроиглы были упомянуты в статье 1998 года о трансдермальной доставке лекарств, демонстрирующей, что микроиглы могут проникать через 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 инсулина , вакцин, противовоспалительных средств и других фармацевтических препаратов с помощью микроигл . В дерматологии микроиглы используются для лечения рубцов кожными валиками.
Основная цель любой конструкции микроиглы - проникнуть в самый внешний 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], могут проникать через кожу. Соединения весом 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 для создания микроскопических лунок, достаточно глубоких, чтобы проникнуть в самый внешний слой кожи, а затем лекарство наносится через трансдермальный пластырь . Твердые микроиглы уже используются дерматологами в коллагеновой индукционной терапии - методе, при котором используется многократное 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 засориться из-за чрезмерного набухания или дефектной конструкции. [7] Такая конструкция также увеличивает вероятность деформации под давлением и, следовательно, невозможности доставки каких-либо лекарств.
Покрытый
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 другими поверхностно-активными веществами или загустителями, чтобы гарантировать правильную доставку лекарства. [7] Некоторые химические вещества, используемые на микроиглах с покрытием, являются известными раздражителями. Несмотря на то, что существует риск локального воспаления в области, где был массив, массив можно удалить немедленно, 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 позволяет лекарству попадать в кожу и может расщепляться внутри тела. Фармацевтические компании и исследователи начали изучать и внедрять полимеры, такие как фиброин , протеин на основе шелка, который может быть сформирован в структуры, такие как микроиглы, и однажды 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 и иногда может привести к обмороку. Преимущество набора микроигл заключается в том, что они уменьшают беспокойство, которое испытывают пациенты при столкновении с иглой для подкожных инъекций. Помимо улучшения психологического и эмоционального комфорта, микроиглы оказались менее болезненными, чем обычные инъекции. [7] В некоторых исследованиях было зафиксировано мнение детей о взятии проб крови с помощью микроиглы, и было обнаружено, что пациенты более охотно выполняли менее болезненную процедуру, чем традиционный отбор образцов 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, утилизация может стать проблемой для окружающей среды, если иглы выбрасываются в мусорное ведро. Растворимые или набухающие микроиглы предоставят тем, кто ограничен в возможности обращаться за медицинской помощью в больницу, возможность безопасно вводить лекарства, не выходя из дома, хотя удаление твердых или полых микроигл все еще может вызвать укол иглы или инфекцию, передаваемую через кровь риск. [1]
Еще одно преимущество микроигл - более низкая скорость проникновения микробов в места доставки. [1] [7] Традиционные инъекции могут 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 для определения типов бактерий, способных проникать в мелкие проколы микроигл.
Недостатки
Есть некоторые опасения по поводу того, как врачи могут быть уверены, что все лекарство или вакцина попало под кожу при наложении микроигл. Полые микроиглы и микроиглы с покрытием обладают риском того, что лекарство не попадет на кожу должным образом и не будет эффективным. Оба этих типа микроигл могут протекать [10] [7] на кожу человека либо из-за повреждения микроиглы, либо из-за неправильного применения врачом. Вот почему так 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, наборы более хрупкие, чем типичная 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 Массачусетского технологического института , возглавляемые Аной 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
- ↑ a b c d e McConville A, Hegarty C, Davis J (июнь 2018 г.). «Мини-обзор: оценка потенциального воздействия технологий микроигл на применение в домашнем здравоохранении» . Лекарства . 5 (2): 50. doi : 10.3390 / medicine5020050 . PMC 6023334 . PMID 29890643 .
- ^ 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. DOI : 10.1007 / s13346-016-0332-9 .
- ^ Пеппи, М .; Мари, А .; Belline, C .; Боренштейн, JT (9 марта 2018 г.). «Системы доставки лекарств в улитку: новый подход, время которого пришло» . Экспертное заключение по доставке лекарств . 15 (4): 319–324. DOI : 10.1080 / 17425247.2018.1444026 .
- ^ 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. DOI : 10.1016 / j.addr.2012.04.005 . PMC 3419303 . PMID 22575858 .
- ^ 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. DOI : 10.1016 / j.jconrel.2005.02.002 . PMID 15866334 .
- ^ 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. DOI : 10.1021 / js980042 + . PMID 9687334 .
- ^ Б с д е е г 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. DOI : 10.1080 / 1061186x.2016.1200589 . PMID 27282644 .
- ^ Bos JD, Meinardi MM (июнь 2000 г.). «Правило 500 Дальтона для проникновения через кожу химических соединений и лекарств» . Экспериментальная дерматология . 9 (3): 165–9. DOI : 10.1034 / j.1600-0625.2000.009003165.x . PMID 10839713 .
- ^ 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. DOI : 10.1016 / j.jconrel.2015.03.020 . PMID 25797561 .
- ^ 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. DOI : 10.1016 / j.jconrel.2017.11.048 . PMID 29203415 .
- ^ http://news.mit.edu/2019/storing-vaccine-history-skin-1218
- ^ http://www.bbc.com/travel/story/20200621-will-travel-be-safer-by-2022