研究人员开发无溶剂3D打印微针,在人体皮肤下溶解和释放药物

lydiazhang   2018-03-19 12:26:33

我讨厌让镜头比几乎任何东西都多,除了去看牙医。真的,它看到针刺我的皮肤使我更加困扰 - 我甚至无法看到在电视上拍摄照片的人,它完全让我失望。我需要分心,并且始终警告护士或技术员要管理射击或抽血,我会不停地与他们交谈,直到结束为止。我认为这很烦人,但幸运的是,似乎没有人想太多......说实话,他们可能只是很高兴我不会失传。

另一个不幸的事情是他们受伤。 2015年,来自阿克伦大学和德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员正在开发一种无痛注射方法,其中涉及一种可生物降解的3D打印微针,该针可以在体内插入体内以扩散药物。现在,得克萨斯大学达拉斯分校的一个研究小组正在开展类似的药物输送项目。

这两个研究项目之间的主要区别在于3D打印方法--2015年的研究采用了微型光刻技术,而这个团队正在使用基于挤压的工艺。

UT达拉斯团队的3D打印微针也是可生物降解的,并且会在皮肤下脱落并随着时间的推移溶解以释放药物......与现有的传统注射器相比差距甚远。 它们是无痛的,因为微针非常薄,以至于患者在断裂时甚至无法感觉到它。

注射器和皮下注射针头 - 困扰我的噩梦 - 仍然是注射的标准方法,但如果处理不当,可能会导致瘀伤。 他们不仅痛苦,而且还留下生物危害废物。 UT Dallas的3D打印微针解决了所有这些问题。

研究人员在ChemRxiv上发表了一篇题为“Biodegradable 3D Printed Polymer Microneedles for Transdermal Drug Delivery”的论文。 合作者包括迈克尔A. Luzuriaga,Danielle R. Berry,约翰C.里根,Ronald A. Smaldone和Jeremiah J. Gassensmith; 都来自UT达拉斯,有生物医学工程系或化学和生物化学系。

摘要写道:“生物可降解聚合物微针(MN)阵列是一类新兴的透皮给药装置,它可以为注射器提供无痛和卫生的替代方案;然而,原型定制针结构是昂贵的,需要生产新的主模板。在这里,我们提出了一种新的微细加工技术,用于使用聚乳酸(一种FDA批准的可再生,可生物降解的热塑性材料)的熔融沉积建模(FDM)3D打印的MN。我们展示了如何利用这种自然降解性来克服FDM 3D打印的关键挑战,特别是这些打印机的低分辨率。我们通过开发后加工化学蚀刻协议来显着改善印刷部件的特征尺寸,这使我们能够获得小至1μm的尖端尺寸。借助3D建模软件,可以根据定制的针密度,长度和形状快速设计和打印各种MN形状。扫描电子显微镜证实,我们的方法导致针尖尺寸在1-55μm范围内,其可以成功穿透并分解成猪皮肤。我们还表明,这些MN具有与目前制造的MN相当的机械强度,并且我们进一步展示了PLA的溶胀性如何用于加载小分子药物,以及它在皮肤中的可降解性如何随着时间释放这些小分子。”

使用Blender软件设计微针,并使用可生物降解的且最重要的是FDA批准的PLA长丝在LulzBot TAZ 5 3D打印机上进行3D打印。 这些针在3D打印后进行了化学蚀刻处理,使它们具有渐变的形状。

UT Dallas的研究人员能够3D打印具有不同形状的微针,宽度在400-600微米之间,尖端尺寸与单个测微计一样小; 仅仅为了比较起见,人类的红细胞测量约5微米宽。 PLA在温和的酸性或碱性pH下会溶解于水中,这就是为什么微针在脱落后会溶解 - 人体皮肤微酸性。

该系统不适用于所有类型的药物,但超薄微针可用于输送许多药物,如果它们是由小分子组成的,根据Xconomy,它占据了当今治疗剂的约90%。

微针比储存为注射液的药物具有更好的保质期,并且与典型的透皮注射相比,提供更低的感染风险。 此外,他们还为非技术工人提供更安全的药物输送方式。 但是,尽管3D打印微针的成本相当便宜,但显然必须使用更昂贵的3D打印设备。

但研究人员对他们的早期成果感到鼓舞,他们成功测试了石蜡膜和猪皮肤上的3D打印微针,以确定它们是否确实会刺破皮肤下面的皮肤并释放药物。 该团队甚至确定,84%的测试微针在施加横向力时会脱落。

在过去几年里,关于替代药物输送方式的3D打印研究已经有很多。 虽然我全部都是将多种疫苗组合成一个镜头,但我认为如果那个镜头没有受到伤害,我们都会更加高兴。

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