研究人員開發(fā)無溶劑3D打印微針,在人體皮膚下溶解和釋放藥物

lydiazhang   2018-03-19 12:26:33

我討厭讓鏡頭比幾乎任何東西都多,除了去看牙醫(yī)。真的,它看到針刺我的皮膚使我更加困擾 - 我甚至無法看到在電視上拍攝照片的人,它完全讓我失望。我需要分心,并且始終警告護(hù)士或技術(shù)員要管理射擊或抽血,我會不停地與他們交談,直到結(jié)束為止。我認(rèn)為這很煩人,但幸運(yùn)的是,似乎沒有人想太多......說實(shí)話,他們可能只是很高興我不會失傳。

另一個不幸的事情是他們受傷。 2015年,來自阿克倫大學(xué)和德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員正在開發(fā)一種無痛注射方法,其中涉及一種可生物降解的3D打印微針,該針可以在體內(nèi)插入體內(nèi)以擴(kuò)散藥物?,F(xiàn)在,得克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校的一個研究小組正在開展類似的藥物輸送項(xiàng)目。

這兩個研究項(xiàng)目之間的主要區(qū)別在于3D打印方法--2015年的研究采用了微型光刻技術(shù),而這個團(tuán)隊(duì)正在使用基于擠壓的工藝。

UT達(dá)拉斯團(tuán)隊(duì)的3D打印微針也是可生物降解的,并且會在皮膚下脫落并隨著時間的推移溶解以釋放藥物......與現(xiàn)有的傳統(tǒng)注射器相比差距甚遠(yuǎn)。 它們是無痛的,因?yàn)槲⑨樂浅1?,以至于患者在斷裂時甚至無法感覺到它。

注射器和皮下注射針頭 - 困擾我的噩夢 - 仍然是注射的標(biāo)準(zhǔn)方法,但如果處理不當(dāng),可能會導(dǎo)致瘀傷。 他們不僅痛苦,而且還留下生物危害廢物。 UT Dallas的3D打印微針解決了所有這些問題。

研究人員在ChemRxiv上發(fā)表了一篇題為“Biodegradable 3D Printed Polymer Microneedles for Transdermal Drug Delivery”的論文。 合作者包括邁克爾A. Luzuriaga,Danielle R. Berry,約翰C.里根,Ronald A. Smaldone和Jeremiah J. Gassensmith; 都來自UT達(dá)拉斯,有生物醫(yī)學(xué)工程系或化學(xué)和生物化學(xué)系。

摘要寫道:“生物可降解聚合物微針(MN)陣列是一類新興的透皮給藥裝置,它可以為注射器提供無痛和衛(wèi)生的替代方案;然而,原型定制針結(jié)構(gòu)是昂貴的,需要生產(chǎn)新的主模板。在這里,我們提出了一種新的微細(xì)加工技術(shù),用于使用聚乳酸(一種FDA批準(zhǔn)的可再生,可生物降解的熱塑性材料)的熔融沉積建模(FDM)3D打印的MN。我們展示了如何利用這種自然降解性來克服FDM 3D打印的關(guān)鍵挑戰(zhàn),特別是這些打印機(jī)的低分辨率。我們通過開發(fā)后加工化學(xué)蝕刻協(xié)議來顯著改善印刷部件的特征尺寸,這使我們能夠獲得小至1μm的尖端尺寸。借助3D建模軟件,可以根據(jù)定制的針密度,長度和形狀快速設(shè)計(jì)和打印各種MN形狀。掃描電子顯微鏡證實(shí),我們的方法導(dǎo)致針尖尺寸在1-55μm范圍內(nèi),其可以成功穿透并分解成豬皮膚。我們還表明,這些MN具有與目前制造的MN相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度,并且我們進(jìn)一步展示了PLA的溶脹性如何用于加載小分子藥物,以及它在皮膚中的可降解性如何隨著時間釋放這些小分子?!?/span>

使用Blender軟件設(shè)計(jì)微針,并使用可生物降解的且最重要的是FDA批準(zhǔn)的PLA長絲在LulzBot TAZ 5 3D打印機(jī)上進(jìn)行3D打印。 這些針在3D打印后進(jìn)行了化學(xué)蝕刻處理,使它們具有漸變的形狀。

UT Dallas的研究人員能夠3D打印具有不同形狀的微針,寬度在400-600微米之間,尖端尺寸與單個測微計(jì)一樣小; 僅僅為了比較起見,人類的紅細(xì)胞測量約5微米寬。 PLA在溫和的酸性或堿性pH下會溶解于水中,這就是為什么微針在脫落后會溶解 - 人體皮膚微酸性。

該系統(tǒng)不適用于所有類型的藥物,但超薄微針可用于輸送許多藥物,如果它們是由小分子組成的,根據(jù)Xconomy,它占據(jù)了當(dāng)今治療劑的約90%。

微針比儲存為注射液的藥物具有更好的保質(zhì)期,并且與典型的透皮注射相比,提供更低的感染風(fēng)險。 此外,他們還為非技術(shù)工人提供更安全的藥物輸送方式。 但是,盡管3D打印微針的成本相當(dāng)便宜,但顯然必須使用更昂貴的3D打印設(shè)備。

但研究人員對他們的早期成果感到鼓舞,他們成功測試了石蠟?zāi)ず拓i皮膚上的3D打印微針,以確定它們是否確實(shí)會刺破皮膚下面的皮膚并釋放藥物。 該團(tuán)隊(duì)甚至確定,84%的測試微針在施加橫向力時會脫落。

在過去幾年里,關(guān)于替代藥物輸送方式的3D打印研究已經(jīng)有很多。 雖然我全部都是將多種疫苗組合成一個鏡頭,但我認(rèn)為如果那個鏡頭沒有受到傷害,我們都會更加高興。

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