Електронно интегрирано контролирано трансдермално доставяне на лекарства - Три висококачествени статии от Nature‑Family Journal

Микроиглените масиви представляват обещаваща минимално инвазивна медицинска техника за почти безболезнено трансдермално доставяне на лекарства. Микроиглите проникват в роговия слой, за да изградят пътища за транспортиране на лекарства, като същевременно избягват дермалните кръвоносни съдове и нервните окончания, за да сведат до минимум болката и кървенето. Към днешна дата химическата модификация и физическата структурна оптимизация са подобрили значително ефективността на медиираното от микроигла доставяне на лекарства.

Независимо от това, повечето съществуващи системи с микроигли работят в пасивен режим на освобождаване, където освобождаването на лекарството се управлява главно от набъбване или разтваряне на материала. Динамичното и прецизно настройване на времето на приложение и дозировката остава предизвикателство. Интегрирането на масиви от микроигли с електронни системи за управление за постигане на активно трансдермално доставяне при поискване се превърна в критично тясно място и основна посока на развитие за следващо поколение медицински устройства с микроигли.

Тази статия включва три силно въздействащи статии, публикувани вМикросистеми и наноинженерство(списание Nature). Проучванията са от изследователската група на проф. Peter B. Lillehoj (Университет Райс, САЩ), изследователският екип, ръководен от проф. Lelun Jiang (Училище по биомедицинско инженерство, Университет Сун Ятсен) и групата на проф. Lingqian Chang (Училище по биологични науки и медицинско инженерство, Университет Beihang). Те обхващат три авангардни направления: кожен пластир с микроигли за бърза диагностика без кръв, масив от микроигли за йонофореза, захранван от смартфон за контролирано трансдермално доставяне и микронаноустройства за стоматологична и офталмологична диагностика и терапия. Тези произведения предоставят ценни референции за диагностика, базирана на микроигли, интелигентно доставяне на лекарства и разширени приложения за различни сценарии.

--- Отлични статии, които си заслужава да бъдат прочетени ---

01 Кожен пластир с микроигла за бърз диагностичен тест без кръв

автори: Jiang, X., Lillehoj, PBЖурнал: Microsyst Nanoeng, 6, 96 (2020) Връзка: https://www.nature.com/articles/s41378‑020‑00206‑1 (Изображенията са предоставени с любезното съдействие на авторите)

Това проучване представя кожен пластир, интегриран с куха микроигла. Вместо събиране на кръв, устройството извлича дермална интерстициална течност чрез микроигли и извършва визуално откриване на протеинови биомаркери чрез свързване с тест ленти за страничен поток от колоидно злато. ВземанеPlasmodium falciparumбогат на хистидин протеин 2 (PfHRP2, биомаркер за малария) като цел за доказване на концепцията, анализът постига граница на откриване до 8 ng/mL за по-малко от 20 минути без обемисти инструменти. Тази работа демонстрира за първи път комбинацията от микроигли и имуноанализ на страничен поток, предлагайки ново решение за POCT без кръв за региони с ограничени ресурси.

02 Захранван от смартфон пластир за йонофореза с микроигли за контролирано трансдермално доставяне

автори: Янг, Дж., Ли, Й., Йе, Р.и др. Журнал: Microsyst Nanoeng, 6, 112 (2020) Връзка: https://www.nature.com/articles/s41378‑020‑00224‑z (Изображенията са предоставени с любезното съдействие на авторите)

За разлика от конвенционалните микроигли с пасивно освобождаване, тази работа разработва IMAP пластир, комбиниращ масиви от микроигли с йонофореза. Захранван от смартфон, той прилага интегриран работен процес за администриране на лекарството "проникване-дифузия-йонофореза". След пробиване на роговия слой, микроиглите се прибират; йонофорезата задвижва заредени с инсулин нановезикули през кожните микроканали. Дозировката на лекарството може да се регулира динамично чрез регулиране на интензитета на електрическия ток. При модели на плъхове с диабет тип-1 системата поддържа нормогликемия за дълго време и намалява риска от хипогликемия в сравнение с подкожното инжектиране. Тази работа потвърждава, че интегрирането на електронни микроигли позволява активно, при поискване трансдермално доставяне на макромолекулни терапевтици.

03 Микро/наноустройства за оценка и лечение в стоматологията и офталмологията

автори: Шенг, А., Лин, Л., Джу, Дж.и др. (Автор-кореспондент: проф. Лингчиан Чанг)Журнал: Microsyst Nanoeng, 7, 11 (2021) Връзка: https://www.nature.com/articles/s41378‑021‑00238‑1

Преминавайки отвъд кожните трансдермални сценарии, този преглед разширява микроиглите и разнообразните микро-наноустройства до специални мукозни тъкани за стоматологията и офталмологията. Той систематично обобщава производството на материали, принципите на дизайна на устройствата и съображенията за биобезопасност на микро-наноустройствата, обхващайки биохимичното усещане от клетъчно до тъканно ниво, както и терапевтични стратегии, насочени към орален рак, кератит, периорбитални бръчки и орални инфекциозни заболявания. Обсъждат се и ключови пречки при превода. Прегледът призовава за интердисциплинарно сътрудничество между клиницисти и инженерни изследователи за ускоряване на клиничния превод на микро-нано медицински устройства за орална грижа и грижа за очите Nature