新加坡團隊研發新技術,讓患者未來不用再忍受打針的痛苦

作者 | 發布日期 2020 年 08 月 15 日 0:00 | 分類 生物科技 , 醫療科技 Telegram share ! follow us in feedly


發表於《科學進展》(Science Advances)的研究團隊提出新方式,讓經皮輸藥不再透過針頭,讓患者減少遞藥時產生的身心不適。

這項研究由李光前醫學院與新加坡皮膚研究所教授 David Laurence Becker、李光前醫學院副教授 Wang Xiaomengu 及化學與生醫工程學院助理教授 Xu Chenjie 帶領團隊共同完成。第一作者是新加坡南洋理工大學化學與生醫工程跨領域博士生 Daniel Lio,同時也是他的博士研究題目。

研究團隊利用兩個磁鐵夾住皮膚,施加壓力讓皮膚屏障(skin barrier)產生瞬間變化,在表皮下方製造出微孔(micropores)結構。施加壓力後,研究團隊發現皮膚表面會產生約 3 微米寬的孔隙,讓分子藥物能經由微孔擴散,更容易穿過皮膚。在小鼠實驗,藥物透過壓力處理後帶有微孔皮膚表面的小鼠擴散進入皮膚的藥物量,比起沒有施加壓力產生微孔的控制組小鼠高 6 倍。

Daniel Lio 表示,研究最初是受傳統中醫的推拿療法啟發。中醫治療患者時有時透過推拿方式,利用擠壓摩擦等手法對患者皮膚肌肉組織施加壓力,再使用外用軟膏藥物。一般藥物注射使用的針頭或微針都會對皮膚造成傷害。但他們研究的讓皮膚產生微孔,可讓經皮輸藥變成無痛過程,減少投放胰島素等藥物造成的不適。

(圖片來源:Science Advances

與現有微針貼片技術比較

研究團隊以小鼠為模型,測試加壓微孔傳遞藥物的效率。研究結果顯示,奈米級粒子及胰島素可透過這方式有效穿過小鼠的皮膚。可穿透的分子最大可到 2 萬道爾頓。目前已發表的科學論文,最大經皮輸藥分子僅 500 道爾頓,也就是說這項新技術能應用的分子大小超過現有需求 40 倍。

除了藥物傳遞的分子大小,研究團隊也將研發的短暫施壓產生微孔技術傳遞的藥物量,和現有的微針貼片(microneedle patch,MNP)技術比較。

微針貼片是結合貼片與皮下注射的經皮吸收遞藥技術,生物相容貼片帶有數十根比人類毛髮還細的短微針,因為不會刺激神經系統,因此不會讓患者產生像皮下注射的疼痛,所以近年通常用於少量且傳遞較慢的藥物。

以胰島素注射為例,相較傳統注射需穿刺患者皮膚,注射進患者體內的胰島素因作用非常迅速,也會讓患者更容易暈眩產生低血糖症狀。這項研究的新方法能讓藥物進入患者體內的過程較緩慢,也不傷害皮膚,更不會造成患者疼痛。

研究結果顯示,研究團隊使用的加壓新方法會讓表皮細胞之間出現更多的「間隙連接點」(gap junctions),並減少「緊密型連結」(tight junctions)。這些細胞間隙連結型態可控制細胞之間的分子運輸,連接間隙越大就越容易讓分子通過細胞間的阻礙,而緊密型連結則能限制細胞外的分子移動。

以螢光顯微鏡觀察小鼠皮膚影像

在動物實驗,研究團隊根據藥物傳遞的速度,以兩塊磁鐵對小鼠的背部皮膚施壓 1 或 5 分鐘,測試乳霜狀的藥品吸收狀況。研究團隊假設需要花更多時間遞送或需以小劑量施打的藥品,大概需 1 分鐘的皮膚加壓時間;對遞送速度較快、需要透過更多微孔才能穿透的藥品,會需要加長施壓時間到 5 分鐘。藥品遞送 12 小時後,研究團隊以螢光顯微鏡觀察小鼠皮膚影像,進而分析藥物穿透皮膚後擴散的範圍。

研究團隊分別觀察 3 種處理後的皮膚:分別是施加壓力產生微孔的皮膚、沒有施加壓力的皮膚及以微針遞送藥物的皮膚,針對藥品遞送的效率比較三者。

結果顯示,經加壓處理的皮膚,遞藥效率和以微針遞藥的效率相近,沒有加壓處理的皮膚則如預期,遞藥效率明顯低於另外兩組。除此之外,研究團隊還觀察到皮膚因加壓形成的微孔幾天後會恢復,推測是由於皮膚細胞重新填滿間隙讓微孔消失。

或許是糖尿病患者的福音

組織修復新生的專家 Becker 教授表示,這項研究提出非常有潛力的新遞藥技術,可減輕類似糖尿病患者這樣需要長期定時注射胰島素的壓力,減少疼痛也可減少使用針頭、注射器的成本。

對需每天注射胰島素的糖尿病患者來說,迫切希望有不需穿刺皮膚就能遞藥的方式。這項研究的新技術能改變他們的生活,提升生活品質。研究團隊也希望未來繼續將細節做得更精細,讓患者可用貼片就吸收到足夠藥量,未來很有機會達到讓患者完全不需以注射給藥。

(首圖來源:新加坡南洋理工大學

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