پچ پوشیدنی می تواند داروها را بدون درد از طریق پوست منتقل کند

پوست مسیری جذاب برای تحویل دارو است زیرا به داروها اجازه می‌دهد مستقیماً به محل مورد نیاز بروند، که می‌تواند برای بهبود زخم، تسکین درد یا سایر کاربردهای پزشکی و آرایشی مفید باشد. با این حال، انتقال دارو از طریق پوست دشوار است، زیرا لایه بیرونی سخت از عبور بیشتر مولکول‌های کوچک از آن جلوگیری می‌کند.

محققان MIT به امید اینکه بتوانند داروها را از طریق پوست آسان‌تر کنند، پچ پوشیدنی ایجاد کرده‌اند که امواج اولتراسونیک بدون درد را روی پوست اعمال می‌کند و کانال‌های کوچکی را ایجاد می‌کند که داروها می‌توانند از آن عبور کنند. به گفته محققان، این رویکرد می‌تواند خود را به ارائه درمان‌هایی برای انواع بیماری‌های پوستی کمک کند و همچنین می‌تواند برای ارائه هورمون‌ها، شل‌کننده‌های عضلانی و سایر داروها سازگار شود.

Canan Dagdeviren، دانشیار آزمایشگاه رسانه MIT و نویسنده ارشد می‌گوید: «سهولت استفاده و تکرارپذیری بالا که توسط این سیستم ارائه می‌شود، جایگزینی برای بیماران و مصرف‌کنندگانی که از بیماری‌های پوستی و پیری زودرس پوست رنج می‌برند، ارائه می‌کند. از مطالعه “ارائه داروها به این روش می تواند سمیت سیستمیک کمتری داشته باشد و محلی تر، راحت تر و قابل کنترل تر است.”

دستیاران تحقیقاتی MIT چیا-چن یو و آستا شاه نویسندگان اصلی مقاله هستند که در مواد پیشرفته، به عنوان بخشی از مجموعه “ستارگان در حال ظهور” مجله، که کارهای برجسته محققان را در مراحل اولیه حرفه مستقل خود به نمایش می گذارد. از دیگر نویسندگان MIT می‌توان به کالین مارکوس، دستیار پژوهشی و دکتر عثمان گونی نیم، فوق دکترا اشاره کرد. نیکتا امیری، آمیت کومار بهادیا و امین کرمی از دانشگاه بوفالو نیز نویسندگان این مقاله هستند.

تقویتی از امواج صوتی

محققان این پروژه را به عنوان اکتشاف راه های جایگزین برای تحویل دارو آغاز کردند. بیشتر داروها به صورت خوراکی یا داخل وریدی تحویل می‌شوند، اما پوست راهی است که می‌تواند داروی بسیار هدفمندتری را برای کاربردهای خاص ارائه دهد.

شاه می‌گوید: “مزایای اصلی پوست این است که کل دستگاه گوارش را دور می‌زنید. با زایمان خوراکی، باید دوز بسیار بیشتری را به منظور محاسبه ضرری که در سیستم معده دارید، تحویل دهید.” “این یک روش بسیار هدفمندتر و متمرکزتر برای تحویل دارو است.”

نشان داده شده است که قرار گرفتن در معرض اولتراسوند باعث افزایش نفوذپذیری پوست در برابر داروهای مولکول کوچک می شود، اما بیشتر تکنیک های موجود برای انجام این نوع دارورسانی به تجهیزات حجیم نیاز دارند. تیم MIT می‌خواست راهی برای انجام این نوع دارورسانی از طریق پوست با یک پچ سبک وزن و پوشیدنی ارائه کند که استفاده از آن را برای کاربردهای مختلف آسان‌تر کند.

دستگاهی که آنها طراحی کردند شامل یک وصله است که با چندین مبدل پیزوالکتریک دیسکی شکل تعبیه شده است که می تواند جریان الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل کند. هر دیسک در یک حفره پلیمری که حاوی مولکول های دارو حل شده در محلول مایع است، جاسازی شده است. هنگامی که یک جریان الکتریکی به عناصر پیزوالکتریک اعمال می شود، آنها امواج فشاری را در مایع ایجاد می کنند و حباب هایی را ایجاد می کنند که بر روی پوست می ترکند. این حباب‌های در حال ترکیدن ریزجت‌های مایعی تولید می‌کنند که می‌توانند از طریق لایه بیرونی سخت پوست، لایه شاخی پوست، نفوذ کنند.

کرمی می گوید: “این کار راه را برای استفاده از ارتعاشات برای افزایش تحویل دارو باز می کند. پارامترهای مختلفی وجود دارد که منجر به تولید انواع مختلف الگوهای شکل موج می شود. هر دو جنبه مکانیکی و بیولوژیکی تحویل دارو را می توان با این مجموعه ابزار جدید بهبود بخشید.”

این چسب از PDMS ساخته شده است، پلیمری بر پایه سیلیکون که می تواند بدون چسب به پوست بچسبد. در این مطالعه، محققان این دستگاه را با ارائه یک ویتامین B به نام نیاسینامید، یکی از مواد تشکیل دهنده بسیاری از ضد آفتاب ها و مرطوب کننده ها، آزمایش کردند.

در آزمایش‌هایی که روی پوست خوک انجام شد، محققان نشان دادند که وقتی نیاسینامید را با استفاده از پچ اولتراسوند تحویل دادند، مقدار دارویی که به پوست نفوذ می‌کرد 26 برابر بیشتر از مقداری بود که می‌توانست بدون کمک اولتراسونیک از پوست عبور کند.

محققان همچنین نتایج حاصل از دستگاه جدید خود را با میکرونیدلینگ مقایسه کردند، روشی که گاهی برای تحویل دارو از طریق پوست استفاده می‌شود، که شامل سوراخ کردن پوست با سوزن‌های مینیاتوری است. محققان دریافتند که پچ آنها قادر است همان مقدار نیاسینامید را در 30 دقیقه تحویل دهد که می تواند با میکروسوزن ها در یک دوره شش ساعته تحویل داده شود.

تحویل محلی

با نسخه فعلی دستگاه، داروها می‌توانند چند میلی‌متر به داخل پوست نفوذ کنند، که این روش را به طور بالقوه برای داروهایی که به صورت موضعی در پوست عمل می‌کنند مفید می‌کند. اینها می تواند شامل نیاسینامید یا ویتامین C باشد که برای درمان لکه های پیری یا سایر نقاط تیره روی پوست استفاده می شود یا داروهای موضعی که برای بهبود سوختگی استفاده می شود.

با اصلاحات بیشتر برای افزایش عمق نفوذ، این تکنیک می تواند برای داروهایی که نیاز به رسیدن به جریان خون دارند، مانند کافئین، فنتانیل یا لیدوکائین نیز استفاده شود. Dagdeviren همچنین پیش بینی می کند که این نوع چسب می تواند برای تحویل هورمون هایی مانند پروژسترون مفید باشد. علاوه بر این، محققان اکنون در حال بررسی امکان کاشت دستگاه های مشابه در داخل بدن برای ارائه داروهایی برای درمان سرطان یا سایر بیماری ها هستند.

محققان همچنین در حال کار بر روی بهینه سازی بیشتر پچ پوشیدنی هستند، به این امید که به زودی آن را روی داوطلبان انسانی آزمایش کنند. آنها همچنین قصد دارند آزمایش‌های آزمایشگاهی را که در این مطالعه انجام دادند، با مولکول‌های دارویی بزرگ‌تر تکرار کنند.

پس از اینکه پروفایل های نفوذ دارو را برای داروهای بسیار بزرگتر مشخص کردیم، سپس خواهیم دید که کدام کاندیدها، مانند هورمون ها یا انسولین، می توانند با استفاده از این فناوری تحویل داده شوند تا جایگزینی بدون درد برای کسانی که در حال حاضر مجبور به تزریق خودسرانه هستند ارائه شود. به صورت روزانه،” شاه می گوید.

این داستان با حسن نیت از MIT News (web.mit.edu/newsoffice/)، یک سایت محبوب که اخبار مربوط به تحقیقات، نوآوری و آموزش MIT را پوشش می دهد، بازنشر شده است.