전자 통합 제어 경피 약물 전달 - Nature‑Family Journal의 고품질 논문 3편

마이크로니들 어레이는 통증이 거의 없는 경피 약물 전달을 위한 유망한 최소 침습 의료 기술을 나타냅니다. 미세바늘은 각질층을 관통하여 약물 전달 경로를 구축하는 동시에 진피 혈관과 신경 말단을 피하여 통증과 출혈을 최소화합니다. 현재까지 화학적 변형과 물리적 구조 최적화를 통해 미세바늘 매개 약물 전달 성능이 크게 향상되었습니다.

그럼에도 불구하고, 대부분의 기존 마이크로니들 시스템은 약물 방출이 주로 물질 팽창이나 용해에 의해 좌우되는 수동 방출 모드로 작동합니다. 투여 시기와 용량을 역동적이고 정확하게 조정하는 것은 여전히 ​​어려운 일입니다. 능동적인 주문형 경피 전달을 달성하기 위해 마이크로니들 어레이와 전자 제어 시스템을 통합하는 것은 차세대 마이크로니들 의료 기기의 중요한 병목 현상이자 주요 개발 방향이 되었습니다.

이 기사에는 다음과 같은 분야에 출판된 세 가지 영향력 있는 논문이 포함되어 있습니다.마이크로시스템 및 나노공학(자연 저널). 이번 연구는 Peter B. Lillehoj 교수(미국 라이스대학교) 연구그룹, Lelun Jiang 교수(쑨얏센대학교 생명의공학부)가 이끄는 연구팀, Lingqian Chang 교수 그룹(베이항대학교 생명과학 및 의료공학부)에서 진행되었습니다. 이들은 세 가지 최첨단 방향을 다루고 있습니다: 무혈 신속 진단 마이크로니들 피부 패치, 제어된 경피 전달을 위한 스마트폰 구동 이온삼투 마이크로니들 어레이, 구강 및 안과 진단 및 치료를 위한 마이크로 나노장치. 이러한 연구는 미세바늘 기반 진단, 지능형 약물 전달 및 확장된 교차 시나리오 적용에 대한 귀중한 참고 자료를 제공합니다.

---읽어볼만한 훌륭한 논문---

01 무혈 신속 진단 테스트를 위한 마이크로니들 기반 피부 패치

저자: Jiang, X., Lillehoj, PB신문: 마이크로시스나노이엔지, 6, 96 (2020) 링크: https://www.nature.com/articles/s41378-020-00206-1 (이미지 제공: 저자)

이 연구는 중공 미세바늘 통합 피부 패치를 제시합니다. 혈액 수집 대신 이 장치는 미세바늘을 통해 진피 간질액을 추출하고 콜로이드 금 측면 흐름 테스트 스트립과 결합하여 시각적 단백질 바이오마커 검출을 수행합니다. 취득열대열원충히스티딘이 풍부한 단백질 2(PfHRP2, 말라리아 바이오마커)를 개념 증명 표적으로 사용하는 이 분석은 부피가 큰 장비 없이 20분 이내에 8ng/mL까지 검출 한계를 달성합니다. 이 연구는 처음으로 미세바늘과 측면 흐름 면역분석법의 결합을 보여주어 자원이 제한된 지역에 새로운 무혈 POCT 솔루션을 제공합니다.

02 경피 전달을 제어하는 ​​스마트폰 기반 이온삼투 마이크로니들 어레이 패치

저자: 양 J., 리 Y., 예, R.외. 신문: 마이크로시스나노이엔지, 6, 112 (2020) 링크: https://www.nature.com/articles/s41378-020-00224-z (이미지 제공: 저자)

기존의 패시브 릴리스 마이크로니들과 달리 이 연구에서는 마이크로니들 어레이와 이온영동을 결합한 IMAP 패치를 개발합니다. 스마트폰으로 구동되는 이 제품은 통합된 "침투-확산-이온 영동" 약물 투여 워크플로우를 구현합니다. 각질층을 뚫은 후 미세바늘이 수축됩니다. 이온삼투요법은 피부 미세채널을 통해 인슐린이 탑재된 나노소포를 유도합니다. 약물 투여량은 전류 강도를 조정하여 동적으로 조절할 수 있습니다. 제1형 당뇨병 쥐 모델에서 이 시스템은 피하 주사에 비해 장기간 정상 혈당을 유지하고 저혈당 위험을 줄입니다. 이 연구는 전자 미세바늘 통합이 거대분자 치료제의 능동적인 주문형 경피 전달을 가능하게 한다는 것을 입증합니다.

03 구강과 안과 분야의 평가 및 치료를 위한 마이크로/나노 장치

저자: Sheng, A., Lin, L., Zhu, J.외. (교신저자: 장링첸 교수)신문: 마이크로시스나노이엔지, 7, 11 (2021) 링크: https://www.nature.com/articles/s41378-021-00238-1

피부 경피 시나리오를 넘어, 이 검토에서는 미세바늘과 다양한 마이크로 나노장치를 구강 및 안과용 특수 점막 조직으로 확장합니다. 이는 구강암, 각막염, 눈주위 주름 및 구강 감염 질환을 대상으로 하는 치료 전략뿐만 아니라 세포에서 조직 수준까지 생화학적 감지를 다루면서 마이크로 나노장치의 재료 제조, 장치 설계 원리 및 생체 안전성 고려 사항을 체계적으로 요약합니다. 주요 번역 병목 현상도 논의됩니다. 검토에서는 구강 및 안과 치료를 위한 마이크로 나노 의료 기기의 임상 번역을 가속화하기 위해 임상의와 엔지니어링 연구원 간의 학제간 협력이 필요합니다.