麻省理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)了一種可穿戴超聲波貼片，可以通過(guò)皮膚有效地輸送藥物，在傷口愈合、緩解疼痛以及各種醫(yī)療和美容治療方面具有潛在的應(yīng)用。與被動(dòng)擴(kuò)散和微針相比，該貼片已顯示出顯著增強(qiáng)的藥物滲透率，該團(tuán)隊(duì)正在努力優(yōu)化人體試驗(yàn)并探索用于疾病治療的內(nèi)部植入。

皮膚是藥物輸送的一種有吸引力的途徑，因?yàn)樗试S藥物直接進(jìn)入需要它們的部位，這對(duì)于傷口愈合、緩解疼痛或其他醫(yī)療和美容應(yīng)用很有用。然而，通過(guò)皮膚輸送藥物是困難的，因?yàn)槠つw堅(jiān)韌的外層阻止大多數(shù)小分子通過(guò)它。 為了更容易地通過(guò)皮膚輸送藥物，麻省理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)了一種可穿戴貼片，可以將無(wú)痛超聲波施加到皮膚上，從而創(chuàng)造藥物可以通過(guò)的微小通道。研究人員說(shuō)，這種方法可以幫助提供各種皮膚病的治療，也可以適應(yīng)提供激素，肌肉松弛劑和其他藥物。

▲貼片由聚二甲基硅氧烷（PDMS）制成，PDMS是一種有機(jī)硅基聚合物，無(wú)需膠帶即可粘附在皮膚上。該貼片嵌入了幾個(gè)圓盤(pán)形壓電換能器，如圖所示。圖片來(lái)源：由研究人員提供 ? “該系統(tǒng)提供的易用性和高可重復(fù)性為患有皮膚病和皮膚過(guò)早老化的患者和消費(fèi)者提供了一種替代方案，”麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室副教授，該研究的資深作者Canan Dagdeviren說(shuō)。“以這種方式提供藥物可以提供更少的全身毒性，并且更局部、舒適和可控。” 麻省理工學(xué)院的研究助理Chia-Chen Yu和Aastha Shah是該論文的主要作者，該論文最近發(fā)表在Advanced Materials雜志上，作為該期刊“新星”系列的一部分，該系列展示了研究人員在其獨(dú)立職業(yè)生涯的早期階段的杰出工作。麻省理工學(xué)院的其他作者包括研究助理Colin Marcus和博士后Md Osman Goni Nayeem。布法羅大學(xué)的Nikta Amiri，Amit Kumar Bhayadia和Amin Karami也是該論文的作者。 ????聲波的作用

研究人員開(kāi)始這個(gè)項(xiàng)目是為了探索輸送藥物的替代方法。大多數(shù)藥物是口服或靜脈注射的，但皮膚是一種可以為某些應(yīng)用提供更有針對(duì)性的藥物遞送的途徑。

“皮膚的主要好處是藥物可以繞過(guò)整個(gè)胃腸道。而通過(guò)口服給藥，則必須提供更大的劑量，以稀釋藥物在胃系統(tǒng)中的損失，”Shah說(shuō)。“這是一種更有針對(duì)性，更集中的藥物輸送方式。”

超聲波暴露已被證明可以增強(qiáng)皮膚對(duì)小分子藥物的滲透性，但大多數(shù)用于執(zhí)行這種藥物輸送的現(xiàn)有技術(shù)都需要笨重的設(shè)備。麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)希望想出一種方法，用輕量級(jí)的可穿戴貼片進(jìn)行這種透皮給藥，這可以使其更容易用于各種應(yīng)用。 他們?cè)O(shè)計(jì)的裝置由嵌入幾個(gè)圓盤(pán)形壓電換能器的貼片組成，可以將電流轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。每個(gè)圓盤(pán)都嵌入一個(gè)聚合物腔中，該腔包含溶解在液體溶液中的藥物分子。當(dāng)電流施加到壓電元件上時(shí)，它們會(huì)在流體中產(chǎn)生壓力波，產(chǎn)生氣泡，在皮膚上破裂。這些破裂的氣泡產(chǎn)生微射流，可以穿透皮膚堅(jiān)韌的外層，即角質(zhì)層。 “這為使用振動(dòng)來(lái)增強(qiáng)藥物輸送打開(kāi)了大門。有幾個(gè)參數(shù)會(huì)導(dǎo)致生成不同類型的波形模式。藥物輸送的機(jī)械和生物學(xué)方面都可以通過(guò)這個(gè)新工具集得到改善，“Karami說(shuō)。 貼片由PDMS制成，PDMS是一種有機(jī)硅基聚合物，無(wú)需膠帶即可粘附在皮膚上。在這項(xiàng)研究中，研究人員通過(guò)提供一種叫做煙酰胺的B族維生素來(lái)測(cè)試該設(shè)備，煙酰胺是許多防曬霜和保濕霜中的一種成分。

在使用豬皮的測(cè)試中，研究人員表明，當(dāng)他們使用超聲波貼片輸送煙酰胺時(shí)，穿透皮膚的藥物量是在沒(méi)有超聲波輔助的情況下可以通過(guò)皮膚的量的26倍。 研究人員還將他們的新設(shè)備的結(jié)果與微針進(jìn)行了比較，微針是一種有時(shí)用于透皮給藥的技術(shù)，包括用微型針刺穿皮膚。研究人員發(fā)現(xiàn)，他們的貼片能夠在30分鐘內(nèi)提供相同數(shù)量的煙酰胺，可以在六小時(shí)內(nèi)用微針傳遞。 使用當(dāng)前的設(shè)備，藥物可以滲透到皮膚中幾毫米，這使得這種方法可能對(duì)皮膚內(nèi)局部起作用的藥物有用。這些可能包括煙酰胺或維生素C，用于治療皮膚上的老年斑或其他黑斑，或用于治愈燒傷的局部藥物。 通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)以增加穿透深度，該技術(shù)也可用于需要到達(dá)血液的藥物，例如咖啡因，芬太尼或利多卡因。

Dagdeviren還設(shè)想這種貼片可用于輸送黃體酮等激素。此外，研究人員現(xiàn)在正在探索在體內(nèi)植入類似裝置的可能性，以輸送治療癌癥或其他疾病的藥物。 研究人員還致力于進(jìn)一步優(yōu)化可穿戴貼片，希望很快在人類志愿者身上進(jìn)行測(cè)試。他們還計(jì)劃用更大的藥物分子重復(fù)他們?cè)谶@項(xiàng)研究中所做的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)。 “在我們表征了更大藥物的藥物滲透曲線之后，我們將看到哪些候選藥物，如激素或胰島素，可以使用這項(xiàng)技術(shù)提供，為那些目前必須每天自我注射的人提供無(wú)痛的替代方案。”Shah說(shuō)。

編輯：黃飛

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