可穿戴贴片可以无痛地通过皮肤给药

皮肤是一种很有吸引力的药物输送途径，因为它可以让药物直接到达需要的部位，这对于伤口愈合、缓解疼痛或其他医疗和美容应用很有用。然而，通过皮肤传递药物是困难的，因为皮肤坚硬的外层阻止了大多数小分子通过它。

为了使药物更容易通过皮肤传递，麻省理工学院的研究人员开发了一种可穿戴贴片，该贴片将无痛超声波施加到皮肤上，形成药物可以通过的微小通道。研究人员说，这种方法可以用于各种皮肤状况的治疗，也可以用于输送激素、肌肉松弛剂和其他药物。

麻省理工学院媒体实验室副教授、该研究的资深作者Canan Dagdeviren说:“该系统提供的易用性和高重复性为患有皮肤病和皮肤过早老化的患者和消费者提供了一种改变游戏规则的选择。”“以这种方式给药可以提供更少的全身毒性，并且更局部、舒适和可控。”

麻省理工学院的研究助理余佳辰和Aastha Shah是该论文的主要作者，该论文发表在先进材料作为该杂志“新星”系列的一部分，该系列展示了研究人员在独立职业生涯早期的杰出工作。麻省理工学院的其他作者包括研究助理科林·马库斯和博士后奥斯曼·戈尼·纳伊姆博士。布法罗大学的Nikta Amiri、Amit Kumar Bhayadia和Amin Karami也是这篇论文的作者。

声波的推动作用

研究人员开始这个项目是为了探索药物输送的替代方法。大多数药物都是口服或静脉注射的，但皮肤是一种可以为某些应用提供更有针对性的药物输送的途径。

“皮肤的主要好处是你绕过了整个胃肠道。通过口服给药，你必须提供更大的剂量，以弥补胃系统的损失。”沙阿说。“这是一种更有针对性、更有针对性的药物输送方式。”

超声波暴露已被证明可以增强皮肤对小分子药物的渗透性，但大多数现有的这种药物输送技术都需要笨重的设备。麻省理工学院的团队想要想出一种方法，用一种轻便的、可穿戴的贴片来完成这种透皮药物输送，这可以使它更容易用于各种应用。

他们设计的装置由一个嵌入了几个圆盘形压电换能器的贴片组成，这些传感器可以转换电流成机械能。每个圆盘都嵌入一个聚合物腔中，其中包含溶解在液体溶液中的药物分子。当一个电流将其应用于压电元件，它们会在流体中产生压力波，产生气泡，并在皮肤上爆裂。这些破裂的气泡产生的微射流可以穿透皮肤坚硬的外层——角质层。

“这项工作为利用振动来增强药物输送打开了大门。有几个参数导致产生不同类型的波形模式。这种新工具集可以改善药物输送的机械和生物方面，”Karami说。

这种贴片是由PDMS制成的，PDMS是一种硅基聚合物，不需要胶带就能粘在皮肤上。在这项研究中，研究人员通过输送一种名为烟酰胺的维生素B来测试该设备，这是许多防晒霜和保湿霜的成分。

在用猪皮肤进行的测试中，研究人员发现，当他们使用超声波贴片给烟酰胺时，穿透皮肤的药物量是不使用超声波辅助通过皮肤的药物量的26倍。

研究人员还将他们的新设备的结果与微针(一种有时用于透皮的技术)进行了比较药物输送这需要用微型针头刺穿皮肤。研究人员发现，他们的贴片在30分钟内释放的烟酰胺量与微针在6小时内释放的量相同。

当地的交付

使用当前版本的设备，药物可以穿透几毫米进入皮肤，这使得这种方法对在皮肤内局部起作用的药物可能有用。这些可能包括烟酰胺或维生素C，用于治疗皮肤上的老年斑或其他黑斑，或用于治疗烧伤的局部药物。

通过进一步改进以增加渗透深度，这项技术也可以用于需要进入血液的药物，如咖啡因、芬太尼或利多卡因。达德维伦还设想，这种贴片可以用于输送黄体酮等激素。此外，研究人员正在探索在体内植入类似装置的可能性，以输送治疗癌症或其他疾病的药物。

研究人员还在进一步优化可穿戴贴片，希望很快能在人类志愿者身上进行测试。他们还计划用更大的药物分子重复他们在这项研究中所做的实验室实验。

Shah说:“在我们描述了更大的药物的药物渗透概况之后，我们将看到哪些候选药物，如激素或胰岛素，可以使用这种技术来输送，为那些目前每天必须自我注射的人提供无痛的选择。”

本文由麻省理工学院新闻(MIT News) (web.mit.edu/newsoffice/)，这是一个报道麻省理工学院研究、创新和教学新闻的热门网站。