Elektronski integrirana transdermalna dostava lijekova - Tri visokokvalitetna rada iz časopisa Nature-Family Journal

Nizovi mikroiglica predstavljaju obećavajuću minimalno invazivnu medicinsku tehniku ​​za gotovo bezbolnu transdermalnu isporuku lijekova. Mikroigle prodiru u stratum corneum kako bi izgradile puteve transporta lijeka, izbjegavajući dermalne krvne žile i nervne završetke kako bi minimizirali bol i krvarenje. Do danas su hemijska modifikacija i optimizacija fizičke strukture uvelike poboljšale performanse davanja lijeka posredovanom mikroiglom.

Ipak, većina postojećih sistema mikroiglica radi u pasivnom načinu otpuštanja, gdje je oslobađanje lijeka vođeno uglavnom bubrenjem ili otapanjem materijala. Dinamično i precizno podešavanje vremena primjene i doze ostaje izazov. Integracija nizova mikroiglica sa elektronskim kontrolnim sistemima za postizanje aktivne transdermalne isporuke na zahtjev postala je kritično usko grlo i glavni razvojni pravac za medicinske uređaje s mikroiglama sljedeće generacije.

Ovaj članak sadrži tri vrlo upečatljiva rada objavljena uMikrosistemi i nanoinženjering(časopis o prirodi). Studije su iz istraživačke grupe prof. Petera B. Lillehoja (Univerzitet Rajs, SAD), istraživačkog tima koji vodi prof. Lelun Jiang (Škola za biomedicinsko inženjerstvo, Univerzitet Sun Yat‑sen) i grupe prof. Lingqian Changa (Škola bioloških nauka i medicinskog inženjerstva, Univerzitet Beihang). Oni pokrivaju tri najsavremenija smjera: mikroiglični flaster kože bez krvi za brzu dijagnostiku, niz mikroiglica za iontoforezu na pametnom telefonu za kontroliranu transdermalnu isporuku i mikronanouređaje za stomatološku i oftalmološku dijagnozu i terapiju. Ovi radovi pružaju vrijedne reference za dijagnozu baziranu na mikroiglama, inteligentnu isporuku lijekova i proširene primjene različitih scenarija.

---Odlični radovi vrijedni čitanja---

01 Flaster za kožu na bazi mikroigle za brzo dijagnostičko testiranje bez krvi

Autori: Jiang, X., Lillehoj, PBJournal: Microsyst Nanoeng, 6, 96 (2020) Link: https://www.nature.com/articles/s41378‑020‑00206‑1 (Slike ljubaznošću autora)

Ova studija predstavlja integrisani flaster za kožu sa šupljom mikroiglom. Umjesto prikupljanja krvi, uređaj ekstrahira dermalnu intersticijsku tekućinu putem mikroiglica i vrši vizualnu detekciju protein-biomarkera spajanjem sa koloidno-zlatnim test trakama za bočni protok. UzimanjePlasmodium falciparumprotein 2 bogat histidinom (PfHRP2, biomarker malarije) kao cilj dokazivanja koncepta, test postiže granicu detekcije do 8 ng/mL unutar manje od 20 minuta bez glomaznih instrumenata. Ovaj rad po prvi put pokazuje kombinaciju mikroiglica i imunotesta sa bočnim protokom, nudeći novo POCT rješenje bez krvi za regije s ograničenim resursima.

02 Flaster za jontoforezu napajanom pametnim telefonom-mikroiglama za kontroliranu transdermalnu dostavu

Autori: Yang, J., Li, Y., Ye, R.et al. Journal: Microsyst Nanoeng, 6, 112 (2020) Link: https://www.nature.com/articles/s41378‑020‑00224‑z (Slike ljubaznošću autora)

Za razliku od konvencionalnih mikroiglica s pasivnim otpuštanjem, ovaj rad razvija IMAP flaster koji kombinuje nizove mikroiglica sa jontoforezom. Pokreće ga pametni telefon, implementira integrirani radni tok primjene lijekova "penetraciona-difuzijska-jonoforeza". Nakon probijanja stratum corneuma, mikroigle se povlače; jonoforeza pokreće nanovezikule napunjene insulinom kroz mikrokanale kože. Doziranje lijeka može se dinamički regulirati podešavanjem intenziteta električne struje. U modelima pacova sa dijabetesom tipa 1, sistem dugo vremena održava normoglikemiju i smanjuje rizik od hipoglikemije u poređenju sa supkutanom injekcijom. Ovaj rad potvrđuje da integracija elektronske i mikroigle omogućava aktivnu transdermalnu isporuku makromolekularnih terapeutika na zahtjev.

03 Mikro/nanouređaji za procjenu i liječenje u stomatologiji i oftalmologiji

Autori: Sheng, A., Lin, L., Zhu, J.et al. (Autor za dopisivanje: prof. Lingqian Chang)Journal: Microsyst Nanoeng, 7, 11 (2021) Link: https://www.nature.com/articles/s41378‑021‑00238‑1

Idući dalje od kožnih transdermalnih scenarija, ovaj pregled proširuje mikroigle i različite mikro-nanouređaje na posebna mukozna tkiva za stomatologiju i oftalmologiju. Sistematski sažima proizvodnju materijala, principe dizajna uređaja i razmatranja o biološkoj sigurnosti mikro-nanouređaja, pokrivajući biohemijski senzor od nivoa ćelija do nivoa tkiva, kao i terapijske strategije usmjerene na oralni rak, keratitis, periorbitalne bore i oralne infektivne bolesti. Također se raspravlja o ključnim prijevodnim uskim grlima. Pregled poziva na interdisciplinarnu suradnju između kliničara i inženjerskih istraživača kako bi se ubrzalo kliničko prevođenje mikro-nano medicinskih uređaja za oralnu njegu i njegu očiju. Priroda