Giới thiệu

Phân phối thuốc dựa trên vi kim-đã nổi lên như một phương phápcông nghệ xuyên da biến đổikết hợp độc đáo cácsự đơn giản của một bản vávớihiệu quả tiêm dưới da. Bằng cách tạo ra các kênh cực nhỏ xuyên qua lớp sừng, kim siêu nhỏ (MN) cho phép các chất điều trị thâm nhập hiệu quả vào da trong khi duy trìxâm lấn tối thiểu, dễ sử dụng và khả năng tương thích sinh học tuyệt vời. Những ưu điểm này đã thu hút được sự quan tâm rất lớn từ cộng đồng nghiên cứu toàn cầu.

Bài viết này tập trung vàophân loại và nguyên tắc chức năng của microneedles, chủ yếu rút ra từ công việc củaXiaowen Liu và Fei Xiao (Đại học Tế Nam)vàBin Du (Đại học Tongji), có tiêu đề"Cung cấp thuốc qua trung gian vi kim-cho các bệnh về da,"được xuất bản ởBiên giới trong kỹ thuật sinh học và công nghệ sinh học.

Hình 1.​ Phân loại microneedles và cơ chế phân phối qua da tương ứng của chúng.

1. Microneedles rắn (SMN)

Tổng quan

Các kim siêu nhỏ thường được sử dụng đểđiều trị trước{0}}da​trước khi áp dụng các thành phần dược phẩm hoạt động. Họ hoạt động theo kiểu cổ điểnchọc-và-chắp váNguyên tắc: tạo ra các vi kênh tạm thời giúp tăng cường tính thẩm thấu của các công thức bôi ngoài da được áp dụng sau đó.

Nguyên vật liệu

Vật liệu chế tạo phổ biến bao gồm:

Cơ chế & Ưu điểm

Tạo nêncác vi kênh đồng nhất, tức thời​ở lớp sừng

Cải thiện đáng kểhiệu quả thâm nhập thuốc tại địa phương

Độ cứng cơ học cao đảm bảo việc chèn da đáng tin cậy

Tương đối đơn giản và{0}}chi phí sản xuất thấp

Hạn chế

Các kênh đóng lại trong vòng vài giờ do quá trình lành da tự nhiên, hạn chế sự giải phóng kéo dài

Nguy cơgãy kim và mảnh còn sót lạitrong da

Không có-khả năng mang thuốc nội tại-yêu cầu một bể chứa thuốc riêng biệt

Hình 2.​ Sơ đồ và hình ảnh SEM đại diện của microneedles rắn.

2. Microneedles rỗng (HMN)

Tổng quan

Không giống như các cấu trúc rắn, kim siêu nhỏ có đặc điểm làlumen bên trong hoặc lỗ khoan(đường kính:~50–70 μm) chạy qua trục kim-về cơ bản hoạt động nhưống tiêm dưới da siêu nhỏ.

Nguyên vật liệu

Silicon (thông qua chế tạo MEMS)

Thủy tinh (thông qua vẽ in thạch bản)

Polyme (thông qua-đúc vi mô hoặc in 3D)

Cơ chế & Ưu điểm

Khoang bên trong có thể-được nạp sẵn các tác nhân trị liệu​ và giao chúng quaáp suất-điều khiển dòng chảykhi chèn

Có khả năng chởkhối lượng chất lỏng lớn hơn​ hơn bất kỳ loại MN nào khác

Bậtliều lượng chính xác, có thể kiểm soát-lý tưởng cho các đại phân tử, vắc xin và thậm chíchiết xuất chất lỏng kẽcho chẩn đoán

Thích hợp cho nhiều loại phân tử hoạt động

Hạn chế

Chế tạo làphức tạp hơn đáng kể​ (yêu cầu hệ thống cơ-điện-vi kỹ thuật số)

Sự căng cứng của mô da có thể gây ratắc nghẽn lumentrong quá trình chèn

Chi phí sản xuất cao hơn và thời gian sản xuất dài hơn

Hình 3.​ Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của microneedles rỗng.

3. Hòa tan Microneedles (DMN)

Tổng quan

Những chiếc kim siêu nhỏ hòa tan được chế tạo hoàn toàn từvật liệu-hòa tan trong nước, có thể phân hủy sinh họcđược nhúng với các tác nhân trị liệu. Sau khi chèn, ma trận kimhòa tan hoặc phân hủy tại chỗ, giải phóng tải trọng trực tiếp vào giao diện-không cần bước loại bỏ hoặc xử lý.

Nguyên vật liệu

• Đường: Maltose, trehalose
• Polyme tự nhiên: Axit hyaluronic (HA), dextran, gelatin
• Tổng hợp polyme phân hủy sinh học: PLGA, PVA, PVP

• Cơ chế & Ưu điểm

• Khả năng tương thích sinh học tuyệt vờivà hồ sơ an toàn
• Không có chất thải y tế sắc nhọn-toàn bộ thiết bị hòa tan, loại bỏ việc xử lý nguy cơ sinh học

Đáng kểcải thiện sự tuân thủ của bệnh nhân; phù hợp để tự quản lý

Cung cấp mộtmô hình mới để quản lý bệnh mãn tính,-lâu dài

Nghiên cứu sâu rộng cho các điều kiện đa dạng:ung thư, tiểu đường, bệnh vẩy nến, cung cấp vắc xin, và hơn thế nữa

Hạn chế

Độ bền cơ học phải được cân bằng cẩn thận với tốc độ hòa tan

Độ ổn định của thuốc trong quá trình bảo quản và chế tạo đòi hỏi phải tối ưu hóa

Khả năng nạp thuốc là hữu hạn và phụ thuộc vào thành phần nền

Hình 4.​ Làm tan biến cấu trúc vi kim và-quá trình thoái hóa da.

4. Microneedles tráng (CMN)

Tổng quan

Các kim siêu nhỏ được phủMN rắn có lớp phủ trị liệu​áp dụng cho bề mặt kim. Thuốc được giải phóng khi lớp phủ hòa tan hoặc bong ra khi tiếp xúc với da.

Phương pháp phủ

Cơ chế & Ưu điểm

Giải phóng thuốc nhanh chóng​ ngay khi đưa vào

Kiểm soát liều lượng chính xác-lượng thuốc được phân phối được xác định bởi độ dày lớp phủ và diện tích bề mặt

Đơn giản để vận hành; rất{0}}phù hợp vớithuốc có hiệu lực cao,-liều thấp​ (ví dụ: vắc xin, peptide)

Chi phí-hiệu quả và có thể mở rộng

Hạn chế

Tải thuốc làbị giới hạn bởi diện tích bề mặtcủa microneedle

Lớp phủ có thểtách ra trong khi chènhoặc phân hủy trong quá trình bảo quản

Việc đảm bảo độ dày lớp phủ đồng đều và độ ổn định lâu dài-vẫn là một thách thức đối với công thức

Hình 5.​ Chế tạo microneedle có tráng phủ thông qua phương pháp phủ-nhúng và phun-.

So sánh tóm tắt

Nhận xét kết luận

Mỗi kiến ​​trúc MN cung cấp mộtsự cân bằng-rõ ràng​ về công suất thuốc, động học giải phóng, độ phức tạp trong sản xuất và sự phù hợp trên lâm sàng. Hiểu được những khác biệt này là điều cần thiết đểkết hợp nền tảng MN phù hợp với ứng dụng trị liệu phù hợp-đặc biệt là trong lĩnh vực đang phát triển nhanh chóngvi kim-phân phối thuốc qua trung gian cho các bệnh về da.

Khi khoa học vật liệu và chế tạo vi mô tiếp tục phát triển, chúng tôi có thể mong đợi những thiết kế kết hợp phức tạp hơn nữa kết hợp những tính năng tốt nhất của cả bốn loại-đưa chúng tôi đến gần hơn với mục tiêu thực sựliệu pháp thẩm thấu qua da cá nhân hóa, không đau và chính xác.