Elektrón-integrované kontrolované transdermálne podávanie liečiv - Tri vysokokvalitné články z Nature-Family Journal

Mikroihličkové polia predstavujú sľubnú minimálne invazívnu medicínsku techniku ​​na takmer bezbolestné transdermálne podávanie liečiva. Mikroihly prenikajú cez stratum corneum, aby vytvorili dráhy transportu liečiva, pričom sa vyhýbajú dermálnym krvným cievam a nervovým zakončeniam, aby sa minimalizovala bolesť a krvácanie. K dnešnému dňu chemická modifikácia a fyzikálna štrukturálna optimalizácia výrazne zlepšili výkon dodávania liečiva pomocou mikroihiel.

Napriek tomu väčšina existujúcich mikroihlových systémov pracuje v režime pasívneho uvoľňovania, kde je uvoľňovanie liečiva riadené hlavne napučiavaním alebo rozpúšťaním materiálu. Dynamické a presné ladenie načasovania podávania a dávkovania zostáva náročné. Integrácia mikroihlových polí s elektronickými riadiacimi systémami na dosiahnutie aktívneho transdermálneho podávania na požiadanie sa stala kritickou prekážkou a hlavným smerom vývoja mikroihlových medicínskych zariadení novej generácie.

Tento článok obsahuje tri vysokoúčinné články publikované vMikrosystémy a nanoinžinierstvo(časopis Nature). Štúdie pochádzajú z výskumnej skupiny prof. Petra B. Lillehoja (Rice University, USA), výskumného tímu vedeného prof. Lelun Jiangom (Škola biomedicínskeho inžinierstva, Sun Yat-sen University) a skupiny prof. Lingqiana Changa (Škola biologických vied a medicínskeho inžinierstva, Beihang University). Pokrývajú tri špičkové smery: mikroihličkovú mikroihličkovú náplasť na rýchlu diagnostiku bez krvi, ionoforézno-mikroihlové pole napájané smartfónom na kontrolované transdermálne podávanie a mikronanozariadenia na stomatologickú a oftalmologickú diagnostiku a terapiu. Tieto práce poskytujú cenné referencie pre diagnostiku založenú na mikroihličkách, inteligentné podávanie liekov a rozšírené aplikácie naprieč scenármi.

---Výborné články, ktoré stoja za prečítanie---

01 Náplasť na kožu na báze mikroihiel pre rýchle diagnostické testovanie bez krvi

Autori: Jiang, X., Lillehoj, PBDenník: Microsyst Nanoeng, 6, 96 (2020) Odkaz: https://www.nature.com/articles/s41378-020-00206-1 (Obrázky s láskavým dovolením autorov)

Táto štúdia predstavuje integrovanú kožnú náplasť s dutou mikroihlou. Namiesto odberu krvi zariadenie extrahuje dermálnu intersticiálnu tekutinu pomocou mikroihiel a vykoná vizuálnu detekciu proteín-biomarkerov spojením s testovacími prúžkami z koloidného zlata s laterálnym prietokom. PrijímaniePlasmodium falciparumproteín bohatý na histidín 2 (PfHRP2, biomarker malárie) ako cieľ proof-of-concept, test dosahuje detekčný limit až 8 ng/ml za menej ako 20 minút bez objemných nástrojov. Táto práca po prvýkrát demonštruje kombináciu mikroihiel a imunoanalýzy s laterálnym prietokom a ponúka nové riešenie POCT bez krvi pre oblasti s obmedzenými zdrojmi.

02 náplasť s iónoforézou a mikroihlovým poľom napájaná smartfónom na kontrolované transdermálne podávanie

Autori: Yang, J., Li, Y., Ye, R.a kol. Denník: Microsyst Nanoeng, 6, 112 (2020) Odkaz: https://www.nature.com/articles/s41378-020-00224-z (Obrázky s láskavým dovolením autorov)

Na rozdiel od bežných mikroihiel s pasívnym uvoľňovaním táto práca vyvíja náplasť IMAP kombinujúcu polia mikroihiel s ionoforézou. Poháňaný smartfónom implementuje integrovaný pracovný postup podávania liekov „penetrácia-difúzia-ionoforéza“. Po prepichnutí stratum corneum sa mikroihly stiahnu; ionoforéza poháňa nanovezikuly naplnené inzulínom cez kožné mikrokanály. Dávkovanie liečiva je možné dynamicky regulovať úpravou intenzity elektrického prúdu. V modeloch potkanov s diabetom typu 1 systém dlhodobo udržiava normoglykémiu a znižuje riziko hypoglykémie v porovnaní so subkutánnou injekciou. Táto práca potvrdzuje, že integrácia elektronickou mikroihlou umožňuje aktívne transdermálne podávanie makromolekulárnych liečiv na požiadanie.

03 Mikro/nanoprístroje na hodnotenie a liečbu v stomatológii a oftalmológii

Autori: Sheng, A., Lin, L., Zhu, J.a kol. (Odpovedajúci autor: Prof. Lingqian Chang)Denník: Microsyst Nanoeng, 7, 11 (2021) Odkaz: https://www.nature.com/articles/s41378-021-00238-1

Tento prehľad, ktorý presahuje rámec kožných transdermálnych scenárov, rozširuje mikroihly a rôzne mikronanozariadenia na špeciálne slizničné tkanivá pre stomatológiu a oftalmológiu. Systematicky sumarizuje výrobu materiálu, princípy dizajnu zariadení a úvahy o biologickej bezpečnosti mikronanozariadení, pokrývajúce biochemické snímanie od bunkovej po tkanivovú úroveň, ako aj terapeutické stratégie zamerané na rakovinu ústnej dutiny, keratitídu, periorbitálne vrásky a ústne infekčné ochorenia. Diskutuje sa aj o kľúčových prekážkach prekladu. Preskúmanie vyžaduje interdisciplinárnu spoluprácu medzi klinickými lekármi a inžinierskymi výskumníkmi s cieľom urýchliť klinický preklad mikronano lekárskych zariadení pre ústnu a očnú starostlivosť Príroda