Naukowcy z Nanyang Technological University w Singapurze (NTU Singapur) oraz z Agencji ds. Nauki, Technologii i Badań (A * STAR) wykazali, że zastosowanie „presji czasowej” na skórę myszy może stworzyć nowy sposób dostarczania leków.
W artykule opublikowanym w Science Advances, naukowcy wykazali, że połączenie dwóch magnesów, które ściskają i uciskają fałd skóry, doprowadziło do krótkotrwałych zmian w barierze skóry, a konkretnie do powstania „mikroporów” pod jej powierzchnią.
W testach wykazali, że te mikropory o powierzchni około 3 mikrometrów umożliwiły lekom nałożonym na powierzchnię skóry łatwiejszą dyfuzję przez nią. Sześciokrotnie większa ilość leku przeniknęła przez skórę myszy z mikroporami w porównaniu ze skórą myszy, które nie zostały poddane czasowej terapii ciśnieniowej.
Główny autor artykułu, dr Daniel Lio, który przeprowadził te badania w ramach swojej pracy doktorskiej w NTU's School of Chemical and Biomedical Engineering, Interdisciplinary Graduate Program, powiedział, że podczas gdy igły i zastrzyki mikroigłowe uszkadzają skórę, mikropory mogą utorować drogę na bezbolesne, przezskórne podawanie leków, takich jak insulina.
„Nasz projekt badawczy został po raz pierwszy zainspirowany tradycyjną terapią„ tuina ” opartą na tradycyjnej medycyny chińskiej, w ramach której lekarze pocierają i uciskają skórę i tkankę mięśniową oraz nakładają miejscową maść” - wyjaśnia dr Lio, który obecnie pracuje w A * STAR's Enterprise Group.
Idąc o krok dalej, wspólny zespół, w skład którego wchodził prof. David Laurence Becker z NTU Lee Kong Chian School of Medicine i Skin Research Institute w Singapurze; Profesor Wang Xiaomeng z NTU Lee Kong Chian School of Medicine i asystent prof. Xu Chenjie z School of Chemical and Biomedical Engineering przetestowali dostarczanie insuliny przez skórę myszy przy użyciu nowej metody.
Zmniejszenie uszkodzeń skóry i bólu spowodowanego dostarczaniem leków przez skórę.
Wyniki eksperymentalne wykazały, że nanocząsteczki i insulina były skutecznie dostarczane przez skórę myszy przy masach cząsteczkowych do 20 000 daltonów.
Masa ta jest 40 razy większa od największej obecnie opisywanej w literaturze naukowej dotyczącej przezskórnego dostarczania leków (tj. W plastrach), czyli 500 daltonów.
Ilość leku dostarczanego metodą ciśnienia czasowego była również porównywalna z ilością dostarczaną przez plaster mikroigłowy - dziesiątki igieł mniejszych niż szerokość ludzkiego włosa, wykonanych z biokompatybilnych związków, powszechnie stosowanych do dostarczania niewielkich ilości leków przez skórę z biegiem czasu.
W porównaniu z konwencjonalnym zastrzykiem, w którym konieczna jest penetracja skóry i istnieje ryzyko wystąpienia efektu hipoglikemii - gdy wstrzyknięta insulina działa zbyt szybko i pacjent dostaje zawrotów głowy - nowa metoda jest w stanie powoli dostarczać leki w czasie bez przerywania skóry, powodując w ten sposób mniej bólu.
Podczas eksperymentów zespół odkrył również, że dzięki swojej metodzie zaobserwowano wzrost liczby „połączeń szczelinowych” w komórkach warstwy skóry (naskórka) i zmniejszenie liczby „połączeń ciasnych”. Połączenia te kontrolują ilość cząsteczek dostarczanych między komórkami: jeśli występuje zwiększona ekspresja połączeń szczelinowych, więcej cząsteczek może przedostać się przez barierę komórkową, podczas gdy połączenia ścisłe ograniczają ruch zewnątrzkomórkowy cząsteczek.
W doświadczeniach na zwierzętach stosowano dwa magnesy do wywierania nacisku na skórę grzbietu myszy przez 1 lub 5 minut, w zależności od tego, jak szybko potrzebne jest podanie leku przed usunięciem, a następnie lek nakładano miejscowo jak krem.
Zespół postawił hipotezę, że w przypadku leków, które należy podawać wolniej lub w mniejszych dawkach, wystarczy 1 minuta, natomiast do szybszego dostarczania leków potrzeba więcej mikroporów, a zatem potrzeba 5 minut.
Lek pozostawiono następnie na 12 godzin, po czym obrazowano skórę mikroskopem fluorescencyjnym, aby zobaczyć, do jakiego stopnia lek przeniknął przez skórę.
Zespół porównał trzy typy skóry: skórę poddaną leczeniu uciskowemu, skórę, która jej nie otrzymała oraz skórę, na którą podawano leki przez mikroigły.
Skóra poddana leczeniu ciśnieniowemu miała podobne ilości leku dostarczane przez skórę, jak w przypadku plastra mikroigłowego, podczas gdy skóra, która nie została poddana leczeniu ciśnieniowemu, miała znacznie mniej leku.
Zaobserwowano również, że mikropory znikały dzień po ich utworzeniu, co sugeruje, że komórki skóry wypełniły luki.
Profesor Becker, którego ekspertyza badawcza dotyczy naprawy i regeneracji tkanek, powiedział, że ich artykuł podkreślił potencjał wykorzystania tej metody, która może zmniejszyć potrzebę wielokrotnego wstrzykiwania insuliny przez pacjentów z cukrzycą za pomocą konwencjonalnych igieł i strzykawek.
„Pacjenci, którzy muszą codziennie wstrzykiwać leki, takie jak insulina, nieustannie pytają, czy istnieje inny sposób dostarczania ich leków, który nie obejmuje ranienia lub penetracji skóry. Nasze nowe odkrycia są dla nich obiecujące i mamy nadzieję, że uda nam się udoskonalić tę metodę, aby pewnego dnia możliwe było dostarczenie wystarczającej ilości leków przez skórę poprzez plaster i pozbycie się ich codziennych zastrzyków ”- dodał prof. Becker.
Ten multidyscyplinarny projekt, wspierany przez Skin Research Institute of Singapore (SRIS) - współpracę między A * STAR, National Skin Centre (NSC) i NTU, trwał dwa lata i jest kontynuowany do dziś. Jest również wspierany przez liczne granty z różnych agencji, w tym A * STAR, SRIS i National Medical Research Council.
Od tego czasu zespół złożył patent na urządzenie ciśnieniowe, które wygląda jak imadło zaciskające do skóry, za pośrednictwem innowacyjnej i korporacyjnej firmy NTU, NTUtive, i obecnie prowadzi dalsze eksperymenty w celu udoskonalenia mechanizmu dostarczania leku.
Komentarze
[ z 0]