Безболезненный, органический и биоразлагаемый пластырь для доставки лекарств может скоро появиться для пациентов, оказывающих медицинскую помощь на дому. Исследователи из Университета Тохоку разработали устройство с питанием от биобатареи, способное как доставлять крупномолекулярные фармацевтические препараты через кожный барьер, так и извлекать интерстициальную жидкость для диагностических целей.
Они опубликовали свой подход онлайн в январе. 28 в Nature Communications.
Команда, возглавляемая автором-корреспондентом Мацухико Нисидзава, профессором кафедры точной механики Высшей школы инженерии Университета Тохоку, разработала набор микроигл размером меньше мизинца. Микроиглы пористые и действуют как соединенные между собой каналы для введения или извлечения жидкости, включая большие молекулы вакцин или даже инсулина.
По словам Нисидзавы, это шаг дальше, чем уже коммерциализированные пластыри для передачи низкомолекулярных лекарств, используемых для послеоперационного обезболивания или лечения мигрени, без увеличения размера иглы. Пористые микроиглы имеют длину 250 микрон, ширину примерно в три с половиной человеческого волоса – достаточно глубокие, чтобы безболезненно проникнуть в самый внешний слой кожи, но не будут достаточно длинными, чтобы поразить кровеносные сосуды или нервы.
Когда низкое напряжение прикладывается к массиву пористых микроигл, покрытых гидрогелем, поток жидкости создается, как при раскрытии поршня шприца. Называемый электроосмотическим потоком, он может увеличить скорость передачи лекарств через кожный барьер или скорость извлечения межклеточной жидкости, которую необходимо проверить на такие вещи, как уровень глюкозы.
"Это исследование является первой демонстрацией того, что электроосмотический поток, создаваемый массивом пористых микроигл, ускоряет трансдермальное проникновение молекул лекарства и извлечение интерстициальной жидкости," Нисидзава сказал.
Исследователи запитали массив от биобатареи. Батарея состоит из четырех связанных электродов и преобразует химическую энергию, полученную от ферментов, перерабатывающих сахар и кислород воздуха, в электрическую энергию. Биобатарея и множество пористых микроигл прикрепляются к коже с помощью липкой накладки размером меньше визитной карточки.
В настоящее время исследователи разрабатывают массив пористых микроигл с биоразлагаемым полимером.
"Показанная здесь успешная демонстрация с использованием встроенной биобатареи доказывает будущую возможность создания полностью органического пластыря для кожи на основе электроосмоса, который является безопасным и действительно одноразовым," Нисидзава сказал.