Εισαγωγή

Η χορήγηση φαρμάκου με βάση τη μικροβελόνα-εμφανίστηκε ως αμετασχηματιστική διαδερμική τεχνολογίαπου συνδυάζει μοναδικά τοαπλότητα ενός μπαλώματοςμε τοαποτελεσματικότητα της υποδόριας ένεσης. Δημιουργώντας μικροσκοπικά κανάλια στην κεράτινη στιβάδα, οι μικροβελόνες (MNs) επιτρέπουν την αποτελεσματική διείσδυση των θεραπευτικών παραγόντων στο δέρμα διατηρώντας παράλληλαελάχιστη επεμβατικότητα, ευκολία χρήσης και εξαιρετική βιοσυμβατότητα. Αυτά τα πλεονεκτήματα έχουν προσελκύσει τεράστια προσοχή από την παγκόσμια ερευνητική κοινότητα.

Αυτό το άρθρο εστιάζει στοταξινόμηση και λειτουργικές αρχές των μικροβελόνων, αντλώντας κυρίως από το έργο τουXiaowen Liu και Fei Xiao (Πανεπιστήμιο Jinan)καιBin Du (Πανεπιστήμιο Tongji), με τίτλο"Με τη μεσολάβηση μικροβελόνας-παραγωγή φαρμάκου για δερματικές παθήσεις,"δημοσιεύτηκε στοΣύνορα στη Βιομηχανική και τη Βιοτεχνολογία.

Εικόνα 1.​ Ταξινόμηση των μικροβελόνων και των αντίστοιχων μηχανισμών διαδερμικής χορήγησης τους.

1. Στερεές μικροβελόνες (SMNs)

Επισκόπηση

Οι συμπαγείς μικροβελόνες χρησιμοποιούνται συνήθως γιαπρο-θεραπεία δέρματος​ πριν από την εφαρμογή δραστικών φαρμακευτικών συστατικών. Λειτουργούν στο κλασικόσπρώξτε-και-μπαλώστεαρχή: δημιουργία παροδικών μικροκαναλιών που ενισχύουν τη διαπερατότητα των τοπικών σκευασμάτων που εφαρμόζονται στη συνέχεια.

Υλικά

Τα κοινά υλικά κατασκευής περιλαμβάνουν:

Μηχανισμός & Πλεονεκτήματα

Δημιουργώστιγμιαία, ομοιόμορφα μικροκανάλιαστην κεράτινη στιβάδα

Σημαντική βελτίωσητοπική αποτελεσματικότητα διείσδυσης φαρμάκων

Η υψηλή μηχανική ακαμψία εξασφαλίζει αξιόπιστη εισαγωγή στο δέρμα

Σχετικά απλό και χαμηλό-κόστος κατασκευής

Περιορισμοί

Τα κανάλια κλείνουν μέσα σε λίγες ώρες λόγω της φυσικής επούλωσης του δέρματος, περιορίζοντας την παρατεταμένη απελευθέρωση

Κίνδυνος απόκάταγμα βελόνας και υπολειμματικά θραύσματαστο δέρμα

Καμία εγγενής ικανότητα-φέρουσας ικανότητας-φαρμάκου δεν απαιτεί ξεχωριστή δεξαμενή φαρμάκων

Εικόνα 2.​ Σχηματική και αντιπροσωπευτική εικόνα SEM συμπαγών μικροβελόνων.

2. Κοίλες μικροβελόνες (HMNs)

Επισκόπηση

Σε αντίθεση με τις συμπαγείς δομές, οι κοίλες μικροβελόνες διαθέτουν έναεσωτερικός αυλός ή οπή(διάμετρος:~50–70 μm) που διατρέχει τον άξονα της βελόνας-λειτουργεί ουσιαστικά ωςυποδερμικές σύριγγες μικροκλίμακας.

Υλικά

Πυρίτιο (μέσω κατασκευής MEMS)

Γυαλί (μέσω σχεδίασης λιθογραφίας)

Πολυμερή (μέσω μικρο-χύτευσης ή τρισδιάστατης εκτύπωσης)

Μηχανισμός & Πλεονεκτήματα

Η εσωτερική κοιλότητα μπορεί να είναιπρο-φορτωμένο με θεραπευτικούς παράγοντεςκαι τα παραδίδει μέσωπίεση-καθοδηγούμενη ροήκατά την εισαγωγή

Δυνατότητα μεταφοράςμεγαλύτερους όγκους υγρώναπό οποιονδήποτε άλλο τύπο MN

Ενεργοποιείακριβής, ελεγχόμενη δοσολογία-ιδανικό για μακρομόρια, εμβόλια και ακόμηεξαγωγή διάμεσου υγρούγια διαγνωστικά

Κατάλληλο για ένα ευρύ φάσμα ενεργών μορίων

Περιορισμοί

Κατασκευή είναισημαντικά πιο περίπλοκη​ (απαιτούνται ψηφιακά μικρο-ηλεκτρο-μηχανικά συστήματα)

Το σφίξιμο του δερματικού ιστού μπορεί να προκαλέσειαπόφραξη αυλούκατά την εισαγωγή

Υψηλότερο κόστος κατασκευής και μεγαλύτερος χρόνος παραγωγής

Εικόνα 3.Σχηματική και αρχή λειτουργίας των κοίλων μικροβελόνων.

3. Διαλυτικές μικροβελόνες (DMNs)

Επισκόπηση

Οι μικροβελόνες διάλυσης κατασκευάζονται εξ ολοκλήρου απόυδατοδιαλυτά-, βιοαποδομήσιμα υλικάενσωματωμένο με θεραπευτικούς παράγοντες. Κατά την εισαγωγή, η μήτρα της βελόναςδιαλύεται ή υποβαθμίζεται in situ, απελευθερώνοντας το ωφέλιμο φορτίο απευθείας στο δέρμα-δεν απαιτείται βήμα αφαίρεσης ή απόρριψης.

Υλικά

• Σάκχαρα: Μαλτόζη, τρεαλόζη
• Φυσικά πολυμερή: Υαλουρονικό οξύ (ΗΑ), δεξτράνη, ζελατίνη
• Συνθετικά βιοδιασπώμενα πολυμερή: PLGA, PVA, PVP

• Μηχανισμός & Πλεονεκτήματα

• Εξαιρετική βιοσυμβατότητακαι προφίλ ασφαλείας
• Χωρίς αιχμηρά ιατρικά απόβλητα-ολόκληρη η συσκευή διαλύεται, εξαλείφοντας την απόρριψη βιολογικών κινδύνων

Σημαντικάβελτιώνει τη συμμόρφωση των ασθενών; κατάλληλο για αυτο-διαχείριση

Παρέχει ανέο παράδειγμα για μακροπρόθεσμη-διαχείριση χρόνιων ασθενειών

Ερευνήθηκε εκτενώς για διάφορες καταστάσεις:καρκίνος, διαβήτης, ψωρίαση, χορήγηση εμβολίου, και άλλα

Περιορισμοί

Η μηχανική αντοχή πρέπει να εξισορροπείται προσεκτικά με το ρυθμό διάλυσης

Η σταθερότητα του φαρμάκου κατά την αποθήκευση και τη διαδικασία παρασκευής απαιτεί βελτιστοποίηση

Η ικανότητα φόρτωσης φαρμάκου είναι πεπερασμένη και εξαρτάται από τη σύνθεση της μήτρας

Εικόνα 4.​ Διάλυση της δομής της μικροβελόνας και στη διαδικασία αποσύνθεσης του δέρματος-.

4. Επικαλυμμένες μικροβελόνες (CMN)

Επισκόπηση

Οι επικαλυμμένες μικροβελόνες είναιστερεά MNs με θεραπευτική επικάλυψηεφαρμόζεται στην επιφάνεια της βελόνας. Το φάρμακο απελευθερώνεται καθώς η επικάλυψη διαλύεται ή αποσπάται κατά την επαφή με το δέρμα.

Μέθοδοι Επικάλυψης

Μηχανισμός & Πλεονεκτήματα

Ταχεία απελευθέρωση φαρμάκουαμέσως μετά την εισαγωγή

Ακριβής έλεγχος δόσης-η ποσότητα του χορηγούμενου φαρμάκου καθορίζεται από το πάχος της επικάλυψης και την επιφάνεια

Απλό στη λειτουργία? πολύ-κατάλληλο γιαφάρμακα υψηλής-δραστικότητας, χαμηλής- δόσης(π.χ. εμβόλια, πεπτίδια)

Κόστος-αποτελεσματικό και επεκτάσιμο

Περιορισμοί

Φόρτωση ναρκωτικών είναιπεριορίζεται από την επιφάνειατης μικροβελόνας

Επικάλυψη μπορείαποσπάστε κατά την εισαγωγήή υποβαθμίζονται κατά την αποθήκευση

Η διασφάλιση ομοιόμορφου πάχους επίστρωσης και μακροπρόθεσμης σταθερότητας-παραμένει μια πρόκληση στη σύνθεση

Εικόνα 5.​ Κατασκευή επικαλυμμένης μικροβελόνας μέσω μεθόδων επίστρωσης με εμβάπτιση-και ψεκασμού-.

Περίληψη Σύγκριση

Τελικές Παρατηρήσεις

Κάθε αρχιτεκτονική MN προσφέρει έναξεχωριστό σύνολο ανταλλαγών-​ όσον αφορά την ικανότητα του φαρμάκου, την κινητική απελευθέρωσης, την πολυπλοκότητα της παραγωγής και την κλινική καταλληλότητα. Η κατανόηση αυτών των διαφορών είναι απαραίτητη γιααντιστοίχιση της σωστής πλατφόρμας MN με τη σωστή θεραπευτική εφαρμογή-ιδιαίτερα στον ταχέως αναπτυσσόμενο τομέα τουχορήγηση φαρμάκου με τη μεσολάβηση μικροβελόνας-για δερματικές παθήσεις.

Καθώς η επιστήμη των υλικών και η μικροκατασκευή συνεχίζουν να προοδεύουν, μπορούμε να περιμένουμε ακόμη πιο εξελιγμένα υβριδικά σχέδια που συνδυάζουν τα καλύτερα χαρακτηριστικά και των τεσσάρων τύπων-που μας φέρνουν πιο κοντά στην πραγματικήεξατομικευμένη, ανώδυνη και ακριβής διαδερμική θεραπεία.