Електронно-інтегрована контрольована трансдермальна доставка ліків - Три високоякісні статті з Nature‑Family Journal

Масиви мікроголок представляють перспективну мінімально інвазивну медичну техніку для майже безболісної трансдермальної доставки ліків. Мікроголки проникають у роговий шар шкіри, створюючи шляхи транспортування ліків, уникаючи кровоносних судин шкіри та нервових закінчень, щоб мінімізувати біль і кровотечу. На сьогодні хімічна модифікація та оптимізація фізичної структури значно покращили ефективність доставки ліків за допомогою мікроголок.

Тим не менш, більшість існуючих систем з мікроголками працюють у пасивному режимі вивільнення, де вивільнення ліків регулюється головним чином набуханням або розчиненням матеріалу. Динамічне та точне налаштування часу введення та дозування залишається складним. Інтеграція масивів мікроголок з електронними системами керування для досягнення активної трансдермальної доставки за вимогою стала критичним вузьким місцем і головним напрямком розвитку медичних пристроїв з мікроголками нового покоління.

Ця стаття містить три вражаючі статті, опубліковані вМікросистеми та наноінженерія(журнал Nature). Дослідження проводять дослідницька група професора Пітера Б. Ліллеходжа (Університет Райса, США), дослідницька група під керівництвом професора Лелун Цзяна (Школа біомедичної інженерії Університету Сунь Ятсена) і група професора Лінгцяня Чанга (Школа біологічних наук та медичної інженерії Університету Бейхан). Вони охоплюють три найсучасніші напрямки: шкірний пластир із мікроголками для швидкої діагностики без крові, масив мікроголок для іонофорезу з живленням від смартфона для контрольованої трансдермальної доставки та мікронанопристрої для стоматологічної та офтальмологічної діагностики та терапії. Ці роботи містять цінні довідкові матеріали для діагностики за допомогою мікроголок, інтелектуальної доставки ліків і розширених застосувань у різних сценаріях.

---Чудові документи, які варто прочитати---

01 Шкірний пластир на основі мікроголок для швидкого діагностичного тестування без крові

Автори: Jiang, X., Lillehoj, PBжурнал: Мікросистема Наноенг, 6, 96 (2020) Посилання: https://www.nature.com/articles/s41378‑020‑00206‑1 (Зображення надані авторами)

Це дослідження представляє шкірний пластир із порожнистою мікроголкою. Замість забору крові пристрій витягує шкірну інтерстиціальну рідину за допомогою мікроголок і виконує візуальне виявлення білка-біомаркера шляхом з’єднання з тест-смужками з колоїдним золотом для бічного потоку. беручиМалярійний плазмодійбілок 2, багатий на гістидин (PfHRP2, біомаркер малярії) як ціль для підтвердження концепції, аналіз досягає межі виявлення до 8 нг/мл менш ніж за 20 хвилин без громіздких інструментів. Ця робота вперше демонструє поєднання мікроголок та імуноаналізу з боковим потоком, пропонуючи нове рішення для проведення безкровної поліклініки для регіонів з обмеженими ресурсами.

02 Пластир для іонофорезу з мікроголками для контрольованої трансдермальної доставки

Автори: Ян, Дж., Лі, Ю., Є, Р.та ін. журнал: Мікросистема Наноенг, 6, 112 (2020) Посилання: https://www.nature.com/articles/s41378‑020‑00224‑z (зображення надані авторами)

На відміну від звичайних мікроголок із пасивним вивільненням, ця робота розробляє пластир IMAP, який поєднує масиви мікроголок з іонофорезом. Завдяки смартфону він реалізує інтегрований робочий процес введення ліків «проникнення-дифузія-іонофорез». Після проколу рогового шару мікроголки втягуються; іонофорез пропускає нановезикули, завантажені інсуліном, через мікроканали шкіри. Дозування препарату можна динамічно регулювати шляхом регулювання сили електричного струму. У моделях щурів із цукровим діабетом 1-го типу система підтримує нормоглікемію протягом тривалого часу та знижує ризик гіпоглікемії порівняно з підшкірною ін’єкцією. Ця робота підтверджує, що інтеграція електронних мікроголок забезпечує активну трансдермальну доставку макромолекулярних терапевтичних засобів за потребою.

03 Мікро/нанопристрої для оцінки та лікування в стоматології та офтальмології

Автори: Шен А., Лін Л., Чжу Дж.та ін. (Автор для кореспонденції: проф. Лінцянь Чанг)журнал: Мікросистема Наноенг, 7, 11 (2021) Посилання: https://www.nature.com/articles/s41378‑021‑00238‑1

Виходячи за межі шкірних трансдермальних сценаріїв, цей огляд поширює мікроголки та різноманітні мікронанопристрої на спеціальні слизові тканини для стоматології та офтальмології. Він систематично підсумовує виготовлення матеріалів, принципи проектування пристроїв і міркування щодо біобезпеки мікронанопристроїв, охоплюючи біохімічне відчуття від клітинного до тканинного рівнів, а також терапевтичні стратегії, націлені на рак ротової порожнини, кератит, періорбітальні зморшки та оральні інфекційні захворювання. Також обговорюються ключові вузькі місця перекладу. Огляд закликає до міждисциплінарної співпраці між клініцистами та інженерами-дослідниками для прискорення клінічного перекладу мікронаномедичних пристроїв для догляду за ротовою порожниною та очима. Природа