新加坡南洋理工大學: 在小鼠皮膚上施加“短時壓力”創(chuàng)造出一種新型給藥方式

5年前發(fā)布在 7X24h 資訊

一個由南洋理工大學與A*STAR開發(fā)，正在專利申請中的短時壓力裝置原型，可向皮膚施加壓力，從而創(chuàng)造出允許藥物更容易地通過皮膚的微孔。圖片來源：南洋理工大學

來自新加坡南洋理工大學和新加坡科學技術研究所（A*STAR）的科學家表示，在小鼠皮膚上施加“短時壓力”能夠創(chuàng)造出一種新型給藥方式。該論文發(fā)表于《科學?進展》（Science Advances）。

研究人員表明，將兩塊磁鐵放置在一起，它們會擠壓并向皮膚的褶皺施加壓力，使得皮膚屏障產(chǎn)生短時改變，特別是在皮下形成的“微孔”。他們表示，在測試中，這些微孔的面積約為3微米，使涂抹在皮膚表面的藥物更容易擴散通過皮膚。與沒有接受皮膚短時壓力療法的小鼠相比，有微孔的小鼠皮膚上，擴散的藥物量增加了六倍。

論文的主要作者Daniel Lio博士，將這項研究作為他在南洋理工大學化學與生物工程學院博士論文的一部分。他表示，針頭和微針的注射會損傷皮膚，而微孔可為無痛經(jīng)皮給藥鋪平道路，如用于胰島素的給藥。

在A*STAR企業(yè)集團工作的Lio博士解釋道：“研究項目最初受到傳統(tǒng)中醫(yī)‘推拿’療法的啟發(fā)，即醫(yī)生通過揉搓和按壓皮膚和肌肉組織，并在局部涂抹藥膏?！?/p>

更進一步地，聯(lián)合團隊在小鼠皮膚上測試了使用新方法輸送胰島素的給藥效率，團隊成員包括南洋理工大學李光前醫(yī)學院和新加坡皮膚研究所的David Laurence Becker教授、南洋理工大學李光前醫(yī)學院的Wang Xiaomeng副教授和化學與生物醫(yī)學工程的Xu Chenjie助理教授。

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圖片來源：Pixabay

減少經(jīng)皮給藥對皮膚的損傷和疼痛

實驗結(jié)果表明，納米顆粒和胰島素能高效地穿透小鼠皮膚，分子質(zhì)量可達到20000道爾頓。這個質(zhì)量是目前科學文獻報道的、經(jīng)皮給藥（例如通過貼片）最大的40倍，即500道爾頓。

通過短時壓力法的給藥量與通過微針貼片的給藥量相當——幾十根比人類頭發(fā)直徑還小的生物相容化合物針頭，這種貼片通常用于在一段時間內(nèi)緩慢地通過皮膚給藥。傳統(tǒng)的注射需要穿透皮膚，并有低血糖效應的風險——注射的胰島素作用太快，患者容易頭暈，與之相比，新方法能夠緩慢地隨時間注射藥物且不破壞皮膚，減少了疼痛。

在實驗中，研究團隊還發(fā)現(xiàn)，當使用新方法時，皮膚層（上皮）的細胞增加了“間隙連接”的數(shù)量，而減少了“緊密連接”的數(shù)量。這些連接控制著細胞之間輸送分子的數(shù)量：如果間隙連接的表達量增多，那么更多的分子可穿透細胞屏障輸送，而緊密連接限制了分子的胞外運動。在動物實驗中，根據(jù)所需的給藥速度，用兩塊磁鐵在小鼠背部皮膚上施加1或5分鐘的壓力，隨后移除磁鐵，再將藥物像膏藥一樣局部涂抹。團隊推測，對于需要較慢或較小劑量遞送的藥物——一分鐘足矣，而對于需要較快遞送的藥物，則需要更多的微孔，因此需要5分鐘。然后，將藥物放置12小時后，再用熒光顯微鏡觀察皮膚，檢測藥物穿透皮膚的程度。研究團隊比較了三種類型的皮膚：接受壓力療法的皮膚，無處理的皮膚，接受微針給藥的皮膚。接受壓力療法的皮膚，其給藥量與微針貼片的相近，而沒有接受壓力療法的皮膚，其給藥量顯著減少。微孔形成后一天，科學家觀測到它們消失了，這表明皮膚細胞已經(jīng)填充了這些間隙。組織修復和再生的研究專家Becker教授說，他們的論文凸顯了應用這種方法的潛力，這能減少糖尿病患者每天使用傳統(tǒng)針頭和注射器多次注射胰島素的需要。

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