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Sci adv:短压皮肤即可输送药物!新加坡科学家开发无痛新方法!

Tags: 短压皮肤  更新:2020-8-10

导言:透皮给药(TDD)为局部疾病和其他器官疾病的治疗,提供了一种方便且对患者友好的方法。另外,摩擦和超声波等都是潜在的透皮给药方法,但各有弊端。研究人员基于压力,利用磁铁来诱导药物输送,开发出了一种有效渗透而不损害皮肤屏障的方法。

透皮药物递送使用化学、物理或生化增强剂来穿越皮肤屏障。在过去的几十年中,已经开发出化学和生物化学增强技术,以破坏用于输送大型亲水性药物的角质层(SC)。另一项技术值得一提的是微针(MN),医美中也算是“家常菜”了。然而,由于它们的尺寸小,可递送的药物量通常在微克的范围。另一种技术是超声介导的TDD,它会产生声振荡压力波。虽然超声介导的TDD已被证明是有效的,但它受复杂的机械设备和相关的皮肤组织加热的限制,而皮肤加热会损害更深的组织。因此,仍然需要简单、成本低且微创的TDD技术,让患者能够方便地经皮给药。

来自新加坡南洋理工大学(NTU)和科学技术与研究机构(A * STAR)的科学家,发现一种新的药物输送方式,“短压”(temporal pressure)小鼠皮肤即可输送药物。该研究发表在《科学进展》上。

针头和微针注射会损害皮肤,但微孔不一般,可无痛透皮输送胰岛素等药物。

这项研究受到中药“推拿”疗法的启发,在这种疗法中,医生在皮肤和肌肉组织上摩擦并施加压力,然后应用外用药膏。研究人员将两个磁体聚集在一起,以使它们捏合并向皮肤的褶皱施加压力,从而导致皮肤屏障的短期变化,尤其是在其表面下方形成“微孔”。在测试中,他们发现这些微孔的面积约为3微米,使涂在皮肤表面的药物更易于扩散。与没有接受瞬时压力治疗的小鼠皮肤相比,具有微孔的药物通过小鼠皮肤的扩散量要大六倍。

研究人员进一步用新方法测试了胰岛素在小鼠皮肤中的传递,减少了通过皮肤输送药物引起的皮肤损害和疼痛。实验结果表明,纳米颗粒和胰岛素可以有效地通过小鼠皮肤传递,分子量高达20,000道尔顿。这是科学文献中目前报道的用于透皮药物递送(即通过贴剂)的最大质量(40道尔顿)的40倍。

通过“短压”输送的药物量也可与微针贴片输送的药物相媲美。微针贴片的数十个针小于由生物相容性化合物制成的人发的宽度,通常用于通过皮肤向皮肤上输送少量药物时间。与传统的必须穿透皮肤并且有降血糖作用的风险相比(传统方式是注射胰岛素的作用太快而患者头昏眼花),这种新方法能够随着时间的推移缓慢释放药物而不会破坏皮肤,从而减少痛苦。

在实验中,研究小组还发现,通过他们的方法,皮肤层(表皮)中的细胞被观察到“间隙连接”的数量增加而“紧密连接”的数量减少。这些连接控制着细胞之间传递的分子数量:如果间隙连接的表达增加,则更多的分子可以穿过细胞屏障传递,而紧密的连接则限制了分子在细胞外的移动。

在动物实验中,使用两个磁铁对老鼠的背部皮肤施加压力,持续一到五分钟,具体取决于需要多快的药物递送时间,然后再将其移除,然后像霜一样局部涂抹药物。

该小组假设,对于需要更慢或更小剂量的药物1分钟就足够了,而对于更快的药物,则需要更多的微孔,因此需要5分钟。然后将药物放置12小时,然后用荧光显微镜对皮肤成像,以查看药物穿透皮肤的程度。

研究小组比较了三种类型的皮肤:接受压力治疗的皮肤,未接受压力的皮肤和通过微针输送药物的皮肤。皮肤接受治疗压力不得不通过皮肤与微针贴剂发现递送的药物量相似,而没有接受治疗的压力皮肤有显著较少的药物递送。他们还观察到微孔在形成后一天消失,这表明皮肤细胞已经填满了空隙。

新加坡南洋理工大学李光前医学院(LKC Medicine)的戴维·劳伦斯·贝克尔(David Laurence Becker)教授的研究专长是组织修复和再生,他认为他们的论文强调了使用这种方法的潜力,这种方法可以减轻糖尿病患者每天使用传统的针头和注射器多次注射胰岛素的需要。

这项新发现为糖尿病等患者带来了希望,研究人员将进一步完善这种方法,使某天有可能通过贴剂将足够的药物通过皮肤输送出去,并摆脱日常的注射。

原始出处:

Daniel Chin Shiuan Lio, Rui Ning Chia, Milton Sheng Yi Kwek, et.al. Temporal pressure enhanced topical drug delivery through micropore formation. Science Advances 29 May 2020: Vol. 6, no. 22, eaaz6919

作者:竹子   来源:转化医学网 

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