電子統合制御経皮薬物送達 - Nature‑Family Journal からの 3 件の質の高い論文

マイクロニードル アレイは、ほぼ痛みのない経皮薬物送達のための、有望な低侵襲医療技術です。マイクロニードルは角質層を貫通して薬物輸送経路を構築し、真皮の血管や神経終末を避けて痛みや出血を最小限に抑えます。現在までに、化学的修飾と物理的構造の最適化により、マイクロニードルを介した薬物送達のパフォーマンスが大幅に向上しました。

それにもかかわらず、既存のマイクロニードル システムのほとんどは受動的放出モードで動作し、薬物放出は主に材料の膨張または溶解によって制御されます。投与のタイミングと投与量を動的かつ正確に調整することは依然として困難です。マイクロニードル アレイを電子制御システムと統合して、アクティブなオンデマンドの経皮送達を実現することが、重大なボトルネックとなり、次世代マイクロニードル医療機器の主要な開発の方向性となっています。

この記事では、マイクロシステムとナノエンジニアリング（ネイチャージャーナル）。この研究は、Peter B. Lillehoj教授（米国ライス大学）の研究グループ、Lelun Jiang教授（中山大学生体医工学部）率いる研究チーム、Lingqian Chang教授のグループ（北京大学生物科学・医工学部）によるものである。これらは 3 つの最先端の方向性をカバーしています。無血の迅速診断用マイクロニードル皮膚パッチ、制御された経皮送達のためのスマートフォンを利用したイオン導入マイクロニードル アレイ、口腔科および眼科の診断と治療のためのマイクロ ナノデバイスです。これらの研究は、マイクロニードルベースの診断、インテリジェントな薬物送達、および拡張されたクロスシナリオ応用のための貴重な参考資料を提供します。

---読む価値のある優れた論文---

01 無血迅速診断検査用のマイクロニードルベースの皮膚パッチ

著者: Jiang、X.、リレホイ、PBジャーナル: マイクロシスト ナノエン, 6, 96 (2020) リンク: https://www.nature.com/articles/s41378‑020‑00206‑1 (画像は著者提供)

この研究では、中空マイクロニードル一体型皮膚パッチを紹介します。採血の代わりに、このデバイスはマイクロニードルを介して真皮間質液を抽出し、コロイド金側方流動テストストリップと組み合わせることで視覚的なタンパク質バイオマーカー検出を実行します。取る熱帯熱マラリア原虫ヒスチジンに富んだタンパク質 2 (PfHRP2、マラリアバイオマーカー）を概念実証ターゲットとして使用したこのアッセイは、かさばる機器を使用せずに 20 分未満で 8 ng/mL までの検出限界を達成します。この研究は、マイクロニードルとラテラルフローイムノアッセイの組み合わせを初めて実証し、資源が限られた領域に新しい無血 POCT ソリューションを提供します。

02 スマートフォンを利用したイオン導入マイクロニードル アレイ パッチによる制御された経皮送達

著者: ヤン、J.、リー、Y.、イェ、R.他. ジャーナル: マイクロシスト ナノエン, 6, 112 (2020) リンク: https://www.nature.com/articles/s41378‑020‑00224‑z (画像は著者提供)

従来の受動的放出マイクロニードルとは異なり、この研究では、マイクロニードル アレイとイオン導入を組み合わせた IMAP パッチを開発します。スマートフォンを利用して、統合された「浸透・拡散・イオン導入」薬剤投与ワークフローを実装します。角質層を突き刺した後、マイクロニードルは引っ込みます。イオン導入は、インスリンをロードしたナノベシクルを皮膚のマイクロチャネルを通して駆動します。薬物の投与量は、電流強度を調整することによって動的に調整できます。 1 型糖尿病ラット モデルでは、このシステムは皮下注射と比較して正常血糖を長期間維持し、低血糖のリスクを軽減します。この研究は、電子マイクロニードルの統合により、高分子治療薬のアクティブでオンデマンドの経皮送達が可能になることを検証しています。

03 口腔病学および眼科における評価と治療のためのマイクロ/ナノデバイス

著者: Sheng、A.、Lin、L.、Zhu、J.他。 (連絡著者: Lingqian Chang 教授)ジャーナル: マイクロシスト ナノエン, 7, 11 (2021) リンク: https://www.nature.com/articles/s41378‑021‑00238‑1

このレビューでは、皮膚経皮シナリオを超えて、マイクロニードルと多様なマイクロナノデバイスを口腔病学および眼科の特殊な粘膜組織に拡張しています。マイクロ・ナノデバイスの材料製造、デバイス設計原理、バイオセーフティーに関する考慮事項を体系的にまとめており、細胞レベルから組織レベルまでの生化学センシングだけでなく、口腔がん、角膜炎、眼窩周囲のしわ、口腔感染症を対象とした治療戦略もカバーしています。重要な翻訳上のボトルネックについても説明します。このレビューでは、口腔および目のケアのためのマイクロ・ナノ医療機器の臨床応用を加速するために、臨床医と工学研究者の間の学際的な協力が求められているNature