Tillförsel av läkemedel med mikronål

Sidojämförelse av mikronål (350 μm på djupet) med standardnål med hålhål

Microneedles eller Microneedle-plåster eller Microarray-plåster är mikronålda medicinska anordningar som används för att administrera vacciner , läkemedel och andra terapeutiska medel. Medan mikronålar ursprungligen undersöktes för transdermal läkemedelstillförsel, har deras användning utökats för intraokulär, vaginal, transungual, hjärt-, vaskulär, gastrointestinal och intracochleär administrering av läkemedel. Mikronålar konstrueras genom olika metoder, vanligtvis med fotolitografiska processer eller mikrogjutning. Dessa metoder involverar etsning av mikroskopisk struktur i harts eller kisel för att gjuta mikronålar. Mikronålar är gjorda av en mängd olika material från kisel , titan , rostfritt stål och polymerer . Vissa mikronålar är gjorda av ett läkemedel som ska levereras till kroppen men är formade till en nål så att de kommer att penetrera huden. Mikronålarna varierar i storlek, form och funktion men används alla som ett alternativ till andra tillförselmetoder som den konventionella injektionsnålen eller annan injektionsapparat .

Mikronålar appliceras vanligtvis genom enstaka nålar eller små arrayer. Arrayerna som används är en samling mikronålar, från endast några få mikronålar till flera hundra, fästa på en applikator, ibland en lapp eller annan solid stämplingsanordning. Arrayerna appliceras på huden på patienter och ges tid för att möjliggöra effektiv administrering av läkemedel. Mikronålar är en enklare metod för läkare eftersom de kräver mindre utbildning för att applicera och eftersom de inte är lika farliga som andra nålar, vilket gör administreringen av läkemedel till patienter säkrare och mindre smärtsam samtidigt som man undviker några av nackdelarna med att använda andra former av läkemedelsleverans . , såsom risk för infektion, produktion av farligt avfall eller kostnad.

Bakgrund

Huvudartikel: Mikroinjektion

Mikronålar nämndes första gången i en artikel från 1998 av forskargruppen ledd av Mark Prausnitz vid Georgia Institute of Technology som visade att mikronålar kunde penetrera det översta lagret ( stratum corneum ) av den mänskliga huden och därför var lämpliga för transdermal administrering av terapeutiska medel . . Efterföljande forskning om tillförsel av läkemedel med mikronål har utforskat de medicinska och kosmetiska tillämpningarna av denna teknologi genom dess design. Detta tidiga dokument försökte undersöka möjligheten att använda mikronålar i framtiden för vaccination. Sedan dess har forskare studerat mikronålstillförsel av insulin , vacciner , antiinflammatoriska medel och andra läkemedel. Inom dermatologin används mikronålar för ärrbehandling med hudrullar.

Huvudmålet med alla mikronålsdesigner är att penetrera hudens yttersta lager, stratum corneum ( 10-15μm). Mikronålar är tillräckligt långa för att passera stratum corneum men inte så långa att de stimulerar nerver som sitter djupare i vävnaderna och därför orsakar liten eller ingen smärta.

Forskning har visat att det finns en gräns för vilken typ av läkemedel som kan levereras genom intakt hud. Endast föreningar med relativt låg molekylvikt, som det vanliga allergenet nickel (130 Da ), kan penetrera huden. Föreningar som väger mer än 500 Da kan inte penetrera huden.

Typer av mikronålar

Sedan deras konceptualisering 1998 har flera framsteg gjorts när det gäller de olika typer av mikronålar som kan tillverkas. De 5 huvudtyperna av mikronålar är fasta, ihåliga, belagda, lösliga/upplösbara och hydrogelbildande.

Fast

Denna typ av array är utformad som ett tvådelat system; mikronålarrayen appliceras först på huden för att skapa mikroskopiska brunnar precis tillräckligt djupa för att penetrera det yttersta hudlagret, och sedan appliceras läkemedlet via depotplåster . Fasta mikronålar används redan av hudläkare i kollageninduktionsterapi , en metod som använder upprepad punktering av huden med mikronålar för att framkalla uttryck och avlagring av proteinerna kollagen och elastin i huden .

Ihålig

Ihåliga mikronålar liknar solida mikronålar i material. De innehåller reservoarer som levererar läkemedlet direkt till platsen. Eftersom tillförseln av läkemedlet är beroende av mikronålens flödeshastighet, finns det en möjlighet att denna typ av array kan bli igensatt av överdriven svullnad eller felaktig design. Denna design ökar också sannolikheten för att bucklas under trycket och därför misslyckas med att leverera några läkemedel.

Överdragen

Precis som solida mikronålar är belagda mikronålar vanligtvis utformade av polymerer eller metaller. I denna metod appliceras läkemedlet direkt på mikronålarrayen istället för att appliceras genom andra plåster eller applikatorer. Belagda mikronålar är ofta täckta med andra ytaktiva ämnen eller förtjockningsmedel för att säkerställa att läkemedlet levereras korrekt. Några av de kemikalier som används på belagda mikronålar är kända irriterande ämnen. Även om det finns risk för lokal inflammation i området där arrayen var, kan arrayen tas bort omedelbart utan att skada patienten.

Upplösbar

I en nyare anpassning av mikronålsdesignen kapslar upplösbara mikronålar in läkemedlet i en ogiftig polymer som löses upp en gång inuti huden. Denna polymer skulle tillåta läkemedlet att levereras in i huden och skulle kunna brytas ner en gång inuti kroppen. Läkemedelsföretag och forskare har börjat studera och implementera polymerer som Fibroin , ett sidenbaserat protein som kan formas till strukturer som mikronålar och lösas upp en gång i kroppen.

Hydrogelbildande

I hydrogelbildande mikronålar är mediciner inneslutna i en polymer. Mikronålarna kan penetrera stratum corneum och dra upp interstitiell vätska vilket leder till svullnad av polymeren. Läkemedel kommer in i huden från den svullna matrisen.

Fördelar

Det finns många fördelar med användningen av mikronålar, den mest framträdande är den förbättrade komforten för patienterna. Nålfobi kan drabba både vuxna och barn och kan ibland leda till svimning. Fördelen med mikronålar är att de minskar den ångest som patienter har när de konfronteras med en injektionsnål. Förutom att förbättra den psykologiska och känslomässiga komforten har mikronålar visat sig vara betydligt mindre smärtsamma än konventionella injektioner. Vissa studier registrerade barns syn på blodprovstagning med mikronålar och fann att patienter var mer villiga när de uppmanades till en mindre smärtsam procedur än traditionell provtagning med nålar. Mikronålar är också fördelaktiga för läkare, eftersom de producerar mindre farligt avfall än nålar och i allmänhet är lättare att använda. Mikronålar är också billigare än nålar eftersom de kräver mindre material och materialet som används är billigare än materialen i injektionsnålar.

Microneedles presenterar en ny möjlighet för hem- och samhällsbaserad sjukvård. En av de största nackdelarna med traditionella nålar är det farliga avfallet som de producerar, vilket gör bortskaffandet till ett allvarligt problem för läkare och sjukhus. För patienter som behöver regelbunden administrering av medicin i hemmet, kan kassering bli ett miljöproblem om nålar placeras i papperskorgen. Upplösbara eller svällande mikronålar skulle ge dem som är begränsade i sin förmåga att söka sjukhusvård möjligheten att säkert administrera läkemedel i bekvämligheten av sina hem, även om bortskaffande av fasta eller ihåliga mikronålar fortfarande kan utgöra en nålstick eller blodburen patogeninfektion risk.

En annan fördel med mikronålar är deras lägre hastighet av mikrobiell invasion i leveransställen. Traditionella injektionsmetoder kan lämna sticksår ​​i upp till 48 timmar efter behandling. Detta ger en stor möjlighet för skadliga bakterier att komma in i huden. Mikronålar skadar bara huden till ett djup av 10-15μm, vilket gör det svårt för bakterier att komma in i blodomloppet och ger kroppen ett mindre sår att reparera. Ytterligare forskning krävs för att bestämma vilka typer av bakterier som kan bryta igenom den grunda punkteringsplatsen för mikronålar.

Nackdelar

Det finns vissa farhågor om hur läkare kan vara säkra på att allt läkemedel eller vaccin har kommit in i huden när mikronålar appliceras. Ihåliga och belagda mikronålar har båda risken att läkemedlet inte kommer in ordentligt i huden och inte kommer att vara effektivt. Båda dessa typer av mikronålar kan läcka på en persons hud antingen genom skada på mikronålen eller felaktig applicering av läkaren. Det är därför det är viktigt att läkare är utbildade i hur man korrekt applicerar matriserna.

Ett annat problem är att felaktigt applicerade arrayer kan lämna främmande material i kroppen. Även om det finns en lägre risk för infektion i samband med mikronålar, är arrayerna ömtåligare än en typisk injektionsnål på grund av sin lilla storlek och har därmed en chans att bryta av och stanna kvar i huden. En del av materialet som används för att konstruera mikronålarna, såsom titan, kan inte absorberas av kroppen och eventuella fragment av nålarna skulle orsaka irritation.

Det finns en begränsad mängd litteratur tillgänglig om ämnet leverans av mikronålsläkemedel, eftersom aktuell forskning fortfarande undersöker hur man gör effektiva nålar.

Vidare läsning

•   Ita K (2022). "Introduktion". I Ita K (red.). Mikronålar . London: Academic Press. s. 1–19. ISBN 978-0-323-97234-5 .

externa länkar

• Microneedles: ett nytt sätt att leverera vacciner , Dawn Connelly, The Pharmaceutical Journal, 2021