Penghantaran Ubat Transdermal Terkawal Bersepadu Elektron - Tiga Kertas Berkualiti Tinggi daripada Nature‑Family Journal

Tatasusunan microneedle mewakili teknik perubatan invasif minimum yang menjanjikan untuk penghantaran ubat transdermal yang hampir tanpa kesakitan. Microneedles menembusi stratum korneum untuk membina laluan pengangkutan dadah sambil mengelakkan saluran darah dermal dan hujung saraf untuk meminimumkan kesakitan dan pendarahan. Sehingga kini, pengubahsuaian kimia dan pengoptimuman struktur fizikal telah meningkatkan prestasi penghantaran ubat pengantara microneedle.

Namun begitu, kebanyakan sistem microneedle sedia ada beroperasi dalam mod pelepasan pasif, di mana pelepasan ubat dikawal terutamanya oleh pembengkakan atau pembubaran bahan. Penalaan masa dan dos pentadbiran yang dinamik dan tepat masih mencabar. Mengintegrasikan tatasusunan jarum mikro dengan sistem kawalan elektronik untuk mencapai penghantaran transdermal atas permintaan yang aktif telah menjadi kesesakan kritikal dan hala tuju pembangunan utama untuk peranti perubatan jarum mikro generasi akan datang.

Artikel ini memaparkan tiga kertas berimpak tinggi yang diterbitkan dalamMikrosistem & Nanoengineering(jurnal Alam). Kajian tersebut adalah daripada kumpulan penyelidik Prof. Peter B. Lillehoj (Rice University, Amerika Syarikat), pasukan penyelidik yang diketuai oleh Prof. Lelun Jiang (Sekolah Kejuruteraan Bioperubatan, Universiti Sun Yat‑sen), dan kumpulan Prof. Lingqian Chang (Sekolah Sains Biologi dan Kejuruteraan Perubatan, Universiti Beihang). Ia merangkumi tiga arah termaju: tampalan kulit jarum mikro diagnostik pantas tanpa darah, tatasusunan iontophoresis‑mikroneedle berkuasa telefon pintar untuk penghantaran transdermal terkawal, dan peranti mikro-nano untuk diagnosis dan terapi stomatologi dan oftalmologi. Kerja-kerja ini memberikan rujukan berharga untuk diagnosis berasaskan jarum mikro, penghantaran ubat pintar dan aplikasi senario silang yang diperluaskan.

---Kertas bagus yang patut dibaca ---

01 Tampalan kulit berasaskan Microneedle untuk ujian diagnostik pantas tanpa darah

Pengarang: Jiang, X., Lillehoj, PBJurnal: Microsyst Nanoeng, 6, 96 (2020) Pautan: https://www.nature.com/articles/s41378‑020‑00206‑1 (Imej ihsan pengarang)

Kajian ini membentangkan tompok kulit bersepadu hollow-microneedle. Daripada pengumpulan darah, peranti ini mengekstrak cecair interstisial dermis melalui jarum mikro dan melakukan pengesanan penanda bio-protein visual dengan menggandingkan jalur ujian aliran sisi koloid-emas. MengambilPlasmodium falciparumprotein kaya histidine 2 (PfHRP2, biomarker malaria) sebagai sasaran bukti-konsep, ujian mencapai had pengesanan hingga 8 ng/mL dalam masa kurang daripada 20 minit tanpa instrumen besar. Kerja ini menunjukkan buat pertama kalinya gabungan microneedles dan immunoassay aliran sisi, menawarkan penyelesaian POCT bebas darah baharu untuk kawasan terhad sumber.

02 Tampalan tatasusunan iontophoresis‑microneedle berkuasa telefon pintar untuk penghantaran transdermal terkawal

Pengarang: Yang, J., Li, Y., Ye, R.et al. Jurnal: Microsyst Nanoeng, 6, 112 (2020) Pautan: https://www.nature.com/articles/s41378‑020‑00224‑z (Imej ihsan pengarang)

Berbeza daripada jarum mikro pelepas pasif konvensional, kerja ini membangunkan tampalan IMAP yang menggabungkan tatasusunan jarum mikro dengan iontoforesis. Dikuasakan oleh telefon pintar, ia melaksanakan aliran kerja pentadbiran ubat "penetrasi‑difusi‑iontophoresis" bersepadu. Selepas menindik stratum korneum, microneedles menarik balik; iontophoresis memacu nanovesikel yang dimuatkan insulin melalui saluran mikro kulit. Dos ubat boleh dikawal secara dinamik dengan melaraskan keamatan arus elektrik. Dalam model tikus diabetes jenis-1, sistem ini mengekalkan normoglikemia untuk masa yang lama dan mengurangkan risiko hipoglikemia berbanding dengan suntikan subkutan. Kerja ini mengesahkan bahawa penyepaduan elektronik-microneedle membolehkan penghantaran transdermal atas permintaan terapeutik makromolekul secara aktif.

03 Peranti mikro/nano untuk penilaian dan rawatan dalam stomatologi dan oftalmologi

Pengarang: Sheng, A., Lin, L., Zhu, J.et al. (Penulis yang sepadan: Prof. Lingqian Chang)Jurnal: Microsyst Nanoeng, 7, 11 (2021) Pautan: https://www.nature.com/articles/s41378‑021‑00238‑1

Melangkaui senario transdermal kulit, ulasan ini memanjangkan jarum mikro dan pelbagai peranti mikro-nano kepada tisu mukosa khas untuk stomatologi dan oftalmologi. Ia secara sistematik meringkaskan fabrikasi bahan, prinsip reka bentuk peranti dan pertimbangan biokeselamatan peranti mikro-nano, meliputi penderiaan biokimia dari tahap selular ke tisu, serta strategi terapeutik yang menyasarkan kanser mulut, keratitis, kedutan periorbital dan penyakit berjangkit mulut. Kesesakan translasi utama juga dibincangkan. Kajian semula memerlukan kerjasama antara disiplin antara doktor dan penyelidik kejuruteraan untuk mempercepat terjemahan klinikal peranti perubatan mikro-nano untuk penjagaan mulut dan mataNature