• 09月27日 星期日

夹一夹就能治糖尿病?南洋理工大学团队研发新型药物递送技术

编者按

来自新加坡南洋理工大学(NTU新加坡)和科技研究局(A * STAR)科学家的研究表明,对小鼠表皮施加“短暂的压力”可以创造一种新的药物递送技术,其药物传输效果可媲美打针注射药物。

相信每个人都有被夹子不小心夹住的惨痛回忆,但科学家们却把它变成了一种崭新的药物递送技术。在《Science Advances》上发表的一篇论文中,研究人员表明,将两个磁体聚集在一起,以使它们捏合并向皮肤的褶皱施加压力,可以导致皮肤屏障的短期变化,尤其是在其表面下方形成“微孔”。

在测试中,皮肤上的这些微孔面积大约为3平方微米。虽然看上去很小,却足以让药物分子穿过这些小洞,使涂在皮肤表面的药物更易于扩散。在实验中,用磁铁夹住小鼠的背部皮肤。与没有接受瞬时压力治疗的小鼠皮肤相比,药物通过含有微孔的小鼠皮肤的扩散量大六倍。

夹一夹就能治糖尿病?南洋理工大学团队研发新型药物递送技术

来源:NTU

该论文的第一作者,现工作于A * STAR企业集团的Daniel Lio博士说,在针头和微针注射会损害皮肤的情况下,微孔扩散可能会为无痛经皮输送药物技术,例如胰岛素注射,铺平发展道路。“我们的研究项目受到中医“推拿”疗法的启发,医生在这种疗法中对皮肤和肌肉组织进行摩擦并施加压力,然后在局部敷上药膏。”Lio博士解释说。

为了进一步探索该技术的应用,包括来自新加坡南大李光前医学院和皮肤研究所的David Lawrence Becker教授、南大李光前医学院副教授王小萌、化学与生物医学工程学院副教授徐晨杰等研究人员的团队用此方法测试了胰岛素在小鼠皮肤中的传递。

夹一夹就能治糖尿病?南洋理工大学团队研发新型药物递送技术

原理,来源:网络

实验结果表明,纳米颗粒和胰岛素可以有效地通过小鼠皮肤传递,分子量高达20,000道尔顿。该质量是目前科学文献中报道的用于透皮药物递送(即通过贴剂)的最大质量的40倍,为500道尔顿。

通过瞬时压力法输送的药物量也可与微针贴片输送的药物相媲美。微针贴片由比用生物相容性化合物制成的人发宽度还细的几十个微针组成,通常用于通过皮肤向皮肤上输送少量药物时间。

微针贴片注射胰岛素,来源:网络

相比必须穿透皮肤并且有降血糖风险——胰岛素起效过快导致患者头晕——的传统方法来说,这种新方法能够随着时间的推移缓慢地输送药物而不会破坏皮肤,从而减少痛苦。

在实验中,研究小组还发现,通过他们的方法,表皮的细胞被观察到“间隙连接”(gap junction)的数量增加而“紧密连接”(tight junction)的数量减少。这些连接控制着细胞之间传递的分子数量:如果间隙连接增加,则更多的分子可以穿过细胞屏障传递,而紧密的连接则限制了分子在细胞外的移动。

细胞连接方式, 来源:网络

在动物实验中,研究院用两个磁铁对小鼠的背部皮肤施加压力1或5分钟,具体取决于所需的药物输送速度,然后像药膏一样局部涂抹药物。涂抹完药物后等待12小时,然后用萤光显微镜对皮肤成像,以查看药物穿透皮肤的程度。

研究小组比较了三种类型的皮肤:未接受压力治疗的皮肤,接受压力治疗的皮肤和通过微针输送药物的皮肤。接受压力治疗的皮肤通过皮肤输送的药物量与使用微针贴片发现的药物相似,而未接受压力治疗的皮肤输送的药物量明显较少。同时,微孔会在形成后一天消失,对皮肤不会有永久伤害。

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从上到下:未接受压力,接受压力,微针:来源:网络

南大李光前医学院副教授王小萌介绍:“每一个推拿师他的力度是不一样的。药物进到体内的多少会有不同,这样治疗效果就会有所不同,而我们这个磁铁给你固定大小的力,我们还可以控制磁铁按照那时间,这样我们可以有效的控制具体固定多少量的药物可以进入到体内。”

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王小萌,来源:网络

Becker教授说,此种方法可以减轻糖尿病患者每天使用传统针头和注射器多次注射胰岛素的需要。“每天必须注射胰岛素的患者一直在问,是否还有不伤及穿透皮肤的方法。我们的发现为他们带来了希望,我们希望我们可以改进这种方法,以便有一天有可能通过贴剂将足够的药物通过皮肤传递出去。”

此后,该团队通过NTU的创新和企业公司NTUtive申请了一种压力装置的专利,该装置看起来像是虎钳,可用于皮肤,目前正在开展进一步的实验,以完善药物输送机制。团队指出,这研究除了药用,也适用于美容护肤,他们目前正同相关业者进行改良,估计三到八年内就能面市。

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压力装置雏形,来源:网络

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