Dostarczanie leków za pomocą mikroigieł
Mikroigły lub plastry mikroigłowe lub plastry mikromacierzy to mikronowe wyroby medyczne stosowane do podawania szczepionek , leków i innych środków terapeutycznych. Podczas gdy mikroigły były początkowo badane pod kątem przezskórnego dostarczania leków, ich zastosowanie zostało rozszerzone na dooczne, dopochwowe, przezpaznokciowe, sercowe, naczyniowe, żołądkowo-jelitowe i doślimakowe dostarczanie leków. Mikroigły są konstruowane różnymi metodami, zwykle z wykorzystaniem fotolitograficznych lub mikroformowania. Metody te obejmują trawienie mikroskopijnej struktury w żywicę lub krzem w celu odlewania mikroigieł. Mikroigły są wykonane z różnych materiałów, począwszy od krzemu , tytanu , stali nierdzewnej i polimerów . Niektóre mikroigły są wykonane z leku, który ma być dostarczony do organizmu, ale są ukształtowane w igłę, dzięki czemu penetrują skórę. Mikroigły różnią się wielkością, kształtem i funkcją, ale wszystkie są stosowane jako alternatywa dla innych metod podawania, takich jak konwencjonalna igła podskórna lub inny aparat do wstrzyknięć .
Mikroigły są zwykle aplikowane nawet przez pojedynczą igłę lub małe tablice. Stosowane macierze to zbiór mikroigieł, od zaledwie kilku do kilkuset, przymocowanych do aplikatora, czasem plastra lub innego solidnego urządzenia do stemplowania. Macierze są nakładane na skórę pacjentów i mają czas na skuteczne podanie leków. Mikroigły są łatwiejszą metodą dla lekarzy, ponieważ ich stosowanie wymaga mniej szkolenia i ponieważ nie są tak niebezpieczne jak inne igły, dzięki czemu podawanie leków pacjentom jest bezpieczniejsze i mniej bolesne, a jednocześnie pozwala uniknąć niektórych wad związanych ze stosowaniem innych form dostarczania leków , takie jak ryzyko infekcji, wytwarzanie odpadów niebezpiecznych lub koszty.
Tło
Pierwsza wzmianka o mikroigłach została opublikowana w 1998 roku przez grupę badawczą kierowaną przez Marka Prausnitza z Georgia Institute of Technology, w której wykazano, że mikroigły mogą penetrować najwyższą warstwę ( warstwę rogową naskórka ) ludzkiej skóry i dlatego nadają się do podawania przezskórnego środków terapeutycznych. Późniejsze badania nad dostarczaniem leków za pomocą mikroigieł zbadały medyczne i kosmetyczne zastosowania tej technologii poprzez jej projekt. Ten wczesny artykuł miał na celu zbadanie możliwości wykorzystania mikroigieł w przyszłości do szczepień. Od tego czasu naukowcy badali dostarczanie insuliny za pomocą mikroigieł , szczepionek , środków przeciwzapalnych i innych środków farmaceutycznych. W dermatologii mikroigły stosowane są do leczenia blizn za pomocą wałków skórnych.
Głównym celem każdego projektu mikroigieł jest penetracja najbardziej zewnętrznej warstwy skóry, warstwy rogowej naskórka (10-15 μm). Mikroigły są wystarczająco długie, aby przejść przez warstwę rogową naskórka, ale nie tak długie, aby stymulowały nerwy, które znajdują się głębiej w tkankach, a zatem powodują niewielki lub żaden ból.
Badania wykazały, że istnieją ograniczenia co do rodzaju leków, które mogą być dostarczane przez nieuszkodzoną skórę. Tylko związki o stosunkowo niskiej masie cząsteczkowej, takie jak pospolity alergen nikiel (130 Da ), mogą przenikać przez skórę. Związki, które ważą więcej niż 500 Da nie mogą przeniknąć przez skórę.
Rodzaje mikroigieł
Od czasu ich konceptualizacji w 1998 r. dokonano kilku postępów w zakresie różnorodności typów mikroigieł, które można wytworzyć. 5 głównych typów mikroigieł to lite, wydrążone, powlekane, rozpuszczalne/rozpuszczalne i tworzące hydrożel.
Solidny
Ten typ macierzy jest zaprojektowany jako system dwuczęściowy; Układ mikroigieł jest najpierw nakładany na skórę w celu utworzenia mikroskopijnych dołków na tyle głębokich, aby przeniknęły przez najbardziej zewnętrzną warstwę skóry, a następnie lek jest nakładany za pomocą plastra przezskórnego . Stałe mikroigły są już stosowane przez dermatologów w terapii indukcji kolagenu , czyli metodzie polegającej na wielokrotnym nakłuwaniu skóry mikroigłami w celu wywołania ekspresji i osadzania się białek kolagenu i elastyny w skórze .
Dziurawy
Wydrążone mikroigły są podobne do stałych mikroigieł w materiale. Zawierają zbiorniki, które dostarczają lek bezpośrednio do miejsca. Ponieważ dostarczanie leku zależy od szybkości przepływu mikroigły, istnieje możliwość, że ten typ matrycy może zostać zatkany przez nadmierne pęcznienie lub wadliwą konstrukcję. Taka konstrukcja zwiększa również prawdopodobieństwo wyboczenia pod ciśnieniem, a tym samym niedostarczenia jakichkolwiek leków.
Pokryty
Podobnie jak stałe mikroigły, powlekane mikroigły są zwykle projektowane z polimerów lub metali. W tej metodzie lek jest aplikowany bezpośrednio na zestaw mikroigieł zamiast innych plastrów lub aplikatorów. Powlekane mikroigły są często pokryte innymi środkami powierzchniowo czynnymi lub środkami zagęszczającymi, aby zapewnić prawidłowe podawanie leku. Niektóre substancje chemiczne stosowane na powlekanych mikroigłach są znanymi środkami drażniącymi. Chociaż istnieje ryzyko miejscowego zapalenia w miejscu, w którym znajdowała się macierz, macierz można usunąć natychmiast bez szkody dla pacjenta.
Rozpuszczalny
W nowszej adaptacji projektu mikroigieł rozpuszczalne mikroigły zamykają lek w nietoksycznym polimerze, który rozpuszcza się w skórze. Ten polimer umożliwiłby dostarczenie leku do skóry i mógłby zostać rozłożony po wejściu do organizmu. Firmy farmaceutyczne i badacze zaczęli badać i wdrażać polimery, takie jak fibroina , białko na bazie jedwabiu, które można formować w struktury przypominające mikroigły i rozpuszczać w organizmie.
Tworzy hydrożele
W mikroigłach tworzących hydrożel leki są zamknięte w polimerze. Mikroigły mogą penetrować warstwę rogową naskórka i wciągać płyn śródmiąższowy, prowadząc do pęcznienia polimeru. Leki dostają się do skóry ze spęczniałej macierzy.
Zalety
Stosowanie mikroigieł ma wiele zalet, z których najważniejszą jest poprawa komfortu pacjentów. Fobia przed igłami może dotyczyć zarówno dorosłych, jak i dzieci, a czasami może prowadzić do omdlenia. Zaletą macierzy mikroigłowych jest to, że zmniejszają niepokój, jaki odczuwają pacjenci w obliczu igły podskórnej. Oprócz poprawy komfortu psychicznego i emocjonalnego wykazano, że mikroigły są znacznie mniej bolesne niż konwencjonalne zastrzyki. W niektórych badaniach zarejestrowano opinie dzieci na temat pobierania krwi za pomocą mikroigieł i stwierdzono, że pacjenci byli bardziej chętni, gdy poproszono ich o mniej bolesną procedurę niż tradycyjne pobieranie za pomocą igieł. Mikroigły są również korzystne dla lekarzy, ponieważ wytwarzają mniej niebezpiecznych odpadów niż igły i są ogólnie łatwiejsze w użyciu. Mikroigły są również tańsze niż igły, ponieważ wymagają mniej materiału, a użyty materiał jest tańszy niż materiały w igłach podskórnych.
Mikroigły stanowią nową szansę dla domowej i środowiskowej opieki zdrowotnej. Jedną z największych wad tradycyjnych igieł są wytwarzane przez nie niebezpieczne odpady, co sprawia, że ich usuwanie stanowi poważny problem dla lekarzy i szpitali. W przypadku pacjentów, którzy wymagają regularnego podawania leków w domu, utylizacja może stać się problemem środowiskowym, gdy igły są umieszczane w koszu na śmieci. Rozpuszczalne lub pęczniejące mikroigły zapewniłyby osobom, które mają ograniczone możliwości szukania opieki szpitalnej, bezpieczne podawanie leków w zaciszu własnego domu, chociaż pozbycie się litych lub pustych w środku mikroigieł może nadal stanowić zagrożenie zakłuciem igłą lub zakażeniem patogenem przenoszonym przez krew ryzyko.
Kolejną zaletą mikroigieł jest ich niższy wskaźnik inwazji drobnoustrojów w miejscach podawania. Tradycyjne metody iniekcji mogą pozostawiać rany kłute do 48 godzin po zabiegu. Pozostawia to duże okno możliwości przedostania się szkodliwych bakterii do skóry. Mikroigły uszkadzają skórę tylko na głębokość 10-15 μm, utrudniając bakteriom przedostanie się do krwioobiegu i dając ciału mniejszą ranę do naprawy. Konieczne są dalsze badania w celu określenia rodzajów bakterii zdolnych do naruszenia płytkiego miejsca nakłucia mikroigieł.
Niedogodności
Istnieją pewne obawy co do tego, w jaki sposób lekarze mogą być pewni, że cały lek lub szczepionka dostała się do skóry po zastosowaniu mikroigieł. Wydrążone i powlekane mikroigły niosą ze sobą ryzyko, że lek nie wniknie prawidłowo w skórę i nie będzie skuteczny. Oba te typy mikroigieł mogą przedostać się na skórę osoby w wyniku uszkodzenia mikroigły lub nieprawidłowego zastosowania przez lekarza. Dlatego ważne jest, aby lekarze byli przeszkoleni, jak prawidłowo zakładać macierze.
Innym problemem jest to, że nieprawidłowo zastosowane macierze mogą pozostawić obcy materiał w ciele. Chociaż istnieje mniejsze ryzyko infekcji związane z mikroigłami, macierze są bardziej kruche niż typowa igła podskórna ze względu na ich mały rozmiar, a tym samym mają szansę odłamać się i pozostać w skórze. Niektóre materiały użyte do budowy mikroigieł, takie jak tytan, nie mogą być wchłaniane przez organizm, a fragmenty igieł mogą powodować podrażnienia.
Dostępna jest ograniczona ilość literatury na temat dostarczania leków za pomocą mikroigieł, ponieważ obecne badania wciąż badają, jak wytwarzać skuteczne igły.
Dalsza lektura
- Ita K (2022). "Wstęp". W Ita K (red.). Mikroigły . Londyn: prasa akademicka. s. 1–19. ISBN 978-0-323-97234-5 .
Linki zewnętrzne
- Mikroigły: nowy sposób dostarczania szczepionek , Dawn Connelly, The Pharmaceutical Journal, 2021