Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Рисунок 1. Изготовление массивов полимерных микроиголочек. 1: методом фотолитографии получены микроиголочки из светочувствительной эпоксидной смолы SU-8; 2: на их основе изготовлена матрица из полидиметилсилоксана (PDMS); 3: смесь жидкого мономера и лекарства нанесена на матрицу; 4: избыточный раствор убрали, чтобы лекарство содержалось только в микроиголочках; 5: сверху прилили мономер, без лекарства; 6: под действием ультрафиолета происходит полимеризация. По словам авторов, один раз полученную PDMS-матрицу можно использовать многократно для изготовления массивов микроиголочек без потери качества последних.

Рисунок 2. Массив микроиголочек из PVP, содержащих в качестве модельного лекарства сульфородамин. a – вид сверху; b – вид сбоку.

Рисунок 3. Доставка веществ при помощи микроиголочек из PVP. Видно, что микроиголочка полностью растворилась, а модельное лекарство (флуоресцентно меченный бычий сывороточный альбумин) проникло в глубокие слои кожи.

Рисунок 4. Сохранение активности доставляемых соединений. Бета-галактозидаза расщепляет субстрат X-gal c образованием окрашенного продукта. Появление синего пятна свидетельствует о присутствии активного фермента.

Микроиголочки, облегчающие жизнь

Ключевые слова:  доставка лекарств

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

13 марта 2008

Для лечения заболеваний необходимо доставлять в организм те или иные медикаменты. Было бы прекрасно, если бы все лекарства можно было принимать перорально – но, к сожалению, одни вещеcтва разлагаются в агрессивной среде желудочно-кишечного тракта, другие плохо проникают в кровь, третьи, даже попав в кровяное русло, отфильтровываются печенью, так и не достигнув мишени.

Другой прекрасный вариант – доставка медикаментов напрямую через кожу. Всем известны никотиновые и гормональные пластыри, применение которых эффективно и не связано с болевыми ощущениями. Однако такой способ хорош лишь для маленьких и липофильных молекул.

Вот почему огромное количество медикаментов вводится пациентам путем подкожных инъекций. При этом существует риск заражения ранки, необходимо пользоваться стерильным оборудованием и всегда иметь свежие препараты лекарств, а бедные пациенты (и без того больные!) страдают еще и от боли уколов. Кто-то мог бы отмахнуться от этих проблем как от несущественных, но только не ученые из Georgia Institute of Technology. Чтобы облегчить человеческие страдания, они придумали способ подкожного введения медикаментов с наименьшими повреждениями кожи.

Предложенный способ доставки веществ сквозь кожу совмещает эффективность инъекции и безболезненность пластыря. Сотни полимерных иголочек микрометровых размеров содержат в себе лекарство. После введения их в кожу они быстро растворяются, а медикамент диффундирует внутрь кожи.

Микроиголочки состоят из поливинилпирролидона (polyvinylpyrrolidone, PVP). Мономерный винилпирролидон является жидкостью (в условиях эксперимента), и к нему можно добавить интересующее лекарство. Затем такую смесь заливают в заранее изготовленную форму, и винилпирролидин полимеризуется под действием ультрафиолета (рисунок 1). PVP давно используется в клинической практике, в связи с чем его можно считать безопасным для здоровья. Кроме того, PVP отлично растворяется в воде – таким образом, будучи введенными в кожу, микроиголочки затем быстро исчезают. Полученные иголочки размерами 750 мкм в длину, 250 мкм в диаметре у основания и 5 мкм в радиусе у вершины (рисунок 2), содержащие в качестве модельного лекарства различные соединения, были протестированы на свиной коже in vitro.

Примерно через 1 минуту после введения в кожу свиньи массивы микроиголочек полностью растворялись. В одном из экспериментов в качестве модельного лекарства взяли флуоресцентно меченный бычий сывороточный альбумин (это белок), благодаря чему смогли проследить судьбу введенных вместе с микроиголочкой соединений. На рисунке 3 видно, что благодаря микроинъекции модельное лекарство проникло как в эпидермис, так и в более глубокие слои кожи – дерму. В другом случае в микроиголочки был заключен фермент (β-галактозидаза). Было показано, что фермент не только проник в кожу, но и сохранил при этом свою активность (рисунок 4).

Одним из желаемых свойств – способностью доставлять вещества сквозь кожу – массивы микроиголочек, несомненно, обладают. Неясна ситуация с безболезненностью: эксперименты, вроде бы, проводились исключительно на свиной коже и только in vitro, однако авторы уверенно говорят, что это не больно. Кто знает, возможно, они не удержались и испытали новинку на себе…

Работа «Minimally Invasive Protein Delivery with Rapidly Dissolving Polymer Microneedles» опубликована в Advanced Materials.


Источник: Wiley InterScience



Комментарии
Действительно актуальная тема и оригинальное решение .
В полимер можно ввести, например, наночастицы, которые сами по себе через stratum corneum не проходят.
Насчёт болевых ощущений - прокол комариного клюва (100 мкм) мы не ощущаем, вон японцы даже такую painless иголку запатентовали (NewScientist, April 2002, Painless needle copies mosquito's stinger).
"иголочки.. 250 нм в диаметре у основания и 5 мкм в радиусе у вершины" - это как? Оригинал статьи бы посмотреть
Трусов Л. А., 14 марта 2008 00:18 
250 мкм, конечно

Оригинально и красиво. Вопросы только возникают в некоторых деталях.
Первое. Какой мол массы у них получается ПВП? Если больше 50000 - то карачун. Из организма такой не выводится и не разрушается. Медицинский ПВП - 8000 - 12000. Получить его не так просто.

----- По словам авторов, один раз полученную PDMS-матрицу можно использовать многократно для изготовления массивов микроиголочек без потери качества последних. -----

Стухнет матрица, это как пить дать. Правда опыт показывает что до тысячи нормальных отливок получить можно.

Интересно как они инкапсулировали фермент.

В общем, статью в студию плиз.
Да, меня терзали те же сомнения. Было бы практичнее прессовать готовый премикс чего-нибудь с медицинским ПВП на более прочной (керамической?) матрице. Температура размягчения сухого ПВП ~150 C (многие лекарства это переносят), влажного - гораздо ниже. Можно было бы вообще взять тёплый 80%-ный раствор ПВП в этаноле, просто залить в чуть более широкую матрицу, потом остудить, вынуть и аккуратно градиентно досушить (без деформации иголок). А то при полимеризации ВП (да ещё и под УФ) неизвестно что с лекарством (белками!) происходить будет
Между прочим, Фармкомитет запретил использование ПВП.
Только в качестве основного ДВ (типа гемодез), и то не весь.
А в качестве вспомогательного - на здоровье .
Вот даже по этому поводу информационное письмо федеральной службы по надзору в здравоохранении.
Он и в списке разрешённых пищевых добавок присутствует, под фамилией Е1201
Укус комара ведь безболезненен не потому, что нос его тонкий сам по себе, а потому что из-за тонкости носа он имеет шанс не попасть в болевые рецепторы кожи. Иной раз и попадет, тогда больно. Попадет в механорецептор - щекотно. Вот интересно, если на участке 5 на 5 мм расположены 225 микроиголочек, какие у них шансы, что ни одна в болевой рецептор не попадет?

Гугл сказал, что на 1 кв. см кожи приходится около 25 тактильных рецепторов (на лице, пальцах - больше), а болевых рецепторов примерно в 9 раз больше, чем тактильных. То есть, на 9 микроиголочек (1 мм2) получается примерно 2 болевых рецептора? Интересно, можно из этого знания сделать какие-нибудь выводы?
g e n, 19 марта 2008 07:29 
Извиняюсь, а где тут нано? Сплошное микро
Трусов Л. А., 19 марта 2008 11:00 
нано везде.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Сделано "СССР (Советским Союзом)" (made BY USSR)
Сделано "СССР (Советским Союзом)" (made BY USSR)

MAPPIC 2019. Первый день
14 октября 2019 года успешно открылась I Московская осенняя международная конференция по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019). В сообщении приведены темы докладов и небольшой фоторепортаж.

В Москве начинается MAPPIC - 2019
14-15 октября 2019 года состоится I Московская осенняя международная конференция по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019)

РИА Новости: Нобелевскую премию по химии присудили за разработку литий-ионных батарей
РИА Новости: Джон Гуденаф, Стенли Уиттингхем и Акира Йошино стали лауреатами Нобелевской премии в области химии за 2019 год за разработку литий-ионных батарей.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Как правильно заряжать аккумулятор?
Д. М. Иткис
Химик Даниил Иткис о том, как правильно заряжать аккумуляторы гаджетов и почему телефон выключается на холоде

Постлитийионные аккумуляторы
В. А. Кривченко
Физик Виктор Кривченко о перспективных видах аккумуляторов, фундаментальных проблемах в производстве литий-серных источников тока и преимуществах постлитийионных аккумуляторов

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.