Phân phối thuốc qua da có kiểm soát tích hợp bằng điện tử - Ba bài báo chất lượng cao từ Tạp chí Nature‑Family

Mảng vi kim đại diện cho một kỹ thuật y tế xâm lấn tối thiểu đầy hứa hẹn để truyền thuốc qua da gần như không gây đau đớn. Microneedles thâm nhập vào lớp sừng để xây dựng con đường vận chuyển thuốc đồng thời tránh các mạch máu ở da và các đầu dây thần kinh để giảm thiểu đau đớn và chảy máu. Cho đến nay, việc cải tiến hóa học và tối ưu hóa cấu trúc vật lý đã cải thiện đáng kể hiệu suất phân phối thuốc qua trung gian microneedle.

Tuy nhiên, hầu hết các hệ thống vi kim hiện có đều hoạt động ở chế độ giải phóng thụ động, trong đó việc giải phóng thuốc chủ yếu bị chi phối bởi sự trương nở hoặc hòa tan của vật liệu. Việc điều chỉnh năng động và chính xác về thời gian và liều lượng dùng thuốc vẫn còn nhiều thách thức. Việc tích hợp mảng vi kim với hệ thống điều khiển điện tử để đạt được khả năng phân phối qua da chủ động, theo yêu cầu đã trở thành một trở ngại nghiêm trọng và là hướng phát triển chính cho các thiết bị y tế vi kim thế hệ tiếp theo.

Bài viết này có ba bài báo có tác động cao được xuất bản trongHệ thống vi mô & Kỹ thuật nano(tạp chí Tự nhiên). Các nghiên cứu này thuộc nhóm nghiên cứu của Giáo sư Peter B. Lillehoj (Đại học Rice, Hoa Kỳ), nhóm nghiên cứu do Giáo sư Lelun Jiang (Trường Kỹ thuật Y sinh, Đại học Tôn Trung Sơn) và nhóm của Giáo sư Lingqian Chang (Trường Khoa học Sinh học và Kỹ thuật Y tế, Đại học Beihang) dẫn đầu. Chúng bao gồm ba hướng tiên tiến: miếng dán da vi kim chẩn đoán nhanh không chứa máu, mảng vi kim điện di ion được hỗ trợ bởi điện thoại thông minh để phân phối qua da có kiểm soát và các thiết bị nano siêu nhỏ để chẩn đoán và điều trị nha khoa và nhãn khoa. Những công trình này cung cấp tài liệu tham khảo có giá trị cho việc chẩn đoán dựa trên vi kim, phân phối thuốc thông minh và các ứng dụng đa tình huống mở rộng.

---Bài viết hay đáng đọc---

01 miếng dán da microneedle dùng để xét nghiệm chẩn đoán nhanh không có máu

tác giả: Jiang, X., Lillehoj, PBtạp chí: Microsyst Nanoeng, 6, 96 (2020) liên kết: https://www.nature.com/articles/s41378‑020‑00206‑1 (Hình ảnh do tác giả cung cấp)

Nghiên cứu này trình bày một miếng dán da tích hợp vi kim rỗng. Thay vì lấy máu, thiết bị sẽ chiết xuất dịch kẽ da thông qua các vi kim và thực hiện phát hiện dấu hiệu sinh học protein trực quan bằng cách ghép với các que thử dòng chảy bên dạng keo-vàng. LấyPlasmodium falciparumprotein giàu histidine 2 (PfHRP2, dấu ấn sinh học sốt rét) làm mục tiêu chứng minh khái niệm, xét nghiệm này đạt được giới hạn phát hiện xuống tới 8 ng/mL trong vòng chưa đầy 20 phút mà không cần dụng cụ cồng kềnh. Công trình này lần đầu tiên chứng minh sự kết hợp giữa vi kim và xét nghiệm miễn dịch dòng chảy ngang, đưa ra giải pháp POCT không dùng máu mới cho những vùng có nguồn lực hạn chế.

02 Miếng dán mảng microneedle điện di ion được hỗ trợ bởi điện thoại thông minh để phân phối qua da có kiểm soát

tác giả: Yang, J., Li, Y., Ye, R.và cộng sự. tạp chí: Microsyst Nanoeng, 6, 112 (2020) liên kết: https://www.nature.com/articles/s41378‑020‑00224‑z (Hình ảnh do tác giả cung cấp)

Khác với các kim vi kim giải phóng thụ động thông thường, công trình này phát triển một bản vá IMAP kết hợp các mảng kim siêu nhỏ với điện di ion. Được hỗ trợ bởi điện thoại thông minh, nó thực hiện quy trình quản lý thuốc tích hợp "thâm nhập-khuếch tán-iontophoresis". Sau khi xuyên qua lớp sừng, các vi kim sẽ co lại; điện chuyển ion điều khiển các túi nano chứa insulin xuyên qua các vi kênh trên da. Liều lượng thuốc có thể được điều chỉnh linh hoạt bằng cách điều chỉnh cường độ dòng điện. Trên mô hình chuột mắc bệnh tiểu đường loại 1, hệ thống này duy trì lượng đường huyết ở mức bình thường trong thời gian dài và giảm nguy cơ hạ đường huyết so với tiêm dưới da. Công trình này xác nhận rằng việc tích hợp vi kim điện tử cho phép cung cấp các liệu pháp điều trị đa phân tử qua da một cách tích cực, theo yêu cầu.

03 Thiết bị micro/nano đánh giá và điều trị trong nha khoa và nhãn khoa

tác giả: Sheng, A., Lin, L., Zhu, J.và cộng sự. (Tác giả tương ứng: GS. Lingqian Chang)tạp chí: Microsyst Nanoeng, 7, 11 (2021) liên kết: https://www.nature.com/articles/s41378‑021‑00238‑1

Vượt ra ngoài các tình huống thẩm thấu qua da, đánh giá này mở rộng các kim siêu nhỏ và các thiết bị nano vi mô đa dạng đến các mô niêm mạc đặc biệt dành cho nha khoa và nhãn khoa. Nó tóm tắt một cách có hệ thống việc chế tạo vật liệu, nguyên tắc thiết kế thiết bị và các cân nhắc về an toàn sinh học của thiết bị nano vi mô, bao gồm cảm biến sinh hóa từ cấp độ tế bào đến mô, cũng như các chiến lược điều trị nhằm vào bệnh ung thư miệng, viêm giác mạc, nếp nhăn quanh hốc mắt và các bệnh truyền nhiễm miệng. Các nút thắt dịch chuyển chính cũng được thảo luận. Đánh giá kêu gọi sự hợp tác liên ngành giữa các bác sĩ lâm sàng và các nhà nghiên cứu kỹ thuật để đẩy nhanh việc dịch thuật lâm sàng các thiết bị y tế micro‑nano để chăm sóc răng miệng và mắtThiên nhiên