Koža je privlačan put za isporuku lekova jer omogućava lekovima da idu direktno do mesta gde su potrebni, što bi moglo biti korisno za zarastanje rana, ublažavanje bolova ili druge medicinske i kozmetičke primene. Međutim, isporuka lekova kroz kožu je otežana jer čvrsti spoljašnji sloj kože sprečava većinu malih molekula da prođu kroz nju.
U nadi da će olakšati isporuku lekova kroz kožu, istraživači MIT-a razvili su nosivi flaster koji primenjuje bezbolne ultrazvučne talase na kožu, stvarajući male kanale kroz koje lekovi mogu da prođu. Ovaj pristup bi mogao da posluži za isporuku tretmana za različita stanja kože, a takođe bi se mogao prilagoditi za isporuku hormona, relaksansa mišića i drugih lekova, kažu istraživači.
„Lakoća upotrebe i visoka ponovljivost koju nudi ovaj sistem pruža alternativu koja menja igru pacijentima i potrošačima koji pate od stanja kože i preranog starenja kože“, kaže Canan Dagdeviren, vanredni profesor u MIT-ovoj Media Lab i stariji autor studija. „Isporuka lekova na ovaj način mogla bi da ponudi manju sistemsku toksičnost i da je lokalnija, udobnija i podložnija kontroli.
Istraživački asistenti MIT-a Chia-Chen Iu i Aastha Shah su vodeći autori rada, koji se pojavljuje u Advanced Materials, kao deo serije časopisa „Zvezde u usponu“, koja prikazuje izvanredan rad istraživača u ranim fazama njihovih nezavisnih karijera . Drugi autori sa MIT-a uključuju istraživača Kolina Markusa i postdoktora doktora Osmana Gonija Najima. Nikta Amiri, Amit Kumar Bhaiadia i Amin Karami sa Univerziteta u Bafalu su takođe autori rada.
Istraživači su započeli ovaj projekat kao istraživanje alternativnih načina isporuke lekova. Većina lekova se isporučuje oralno ili intravenozno, ali koža je put koji bi mogao da ponudi mnogo ciljaniju isporuku lekova za određene primene.
„Glavna prednost kože je da zaobilazite ceo gastrointestinalni trakt. Uz oralnu isporuku, morate da isporučite mnogo veću dozu kako biste uračunali gubitak koji biste imali u želudačnom sistemu“, kaže Šah. „Ovo je mnogo ciljaniji, fokusiraniji modalitet isporuke lekova.“
Pokazalo se da izlaganje ultrazvuku povećava propusnost kože za lekove sa malim molekulima, ali većina postojećih tehnika za obavljanje ove vrste isporuke lekova zahteva glomaznu opremu. Tim MIT-a želeo je da smisli način da izvrši ovu vrstu transdermalne isporuke lekova sa laganim, nosivim flasterom, koji bi mogao da olakša upotrebu za različite primene.
Uređaj koji su dizajnirali sastoji se od zakrpe u koju je ugrađeno nekoliko piezoelektričnih pretvarača u obliku diska, koji mogu da pretvaraju električne struje u mehaničku energiju. Svaki disk je ugrađen u polimernu šupljinu koja sadrži molekule leka rastvorene u tečnom rastvoru. Kada se električna struja primeni na piezoelektrične elemente, oni stvaraju talase pritiska u tečnosti, stvarajući mehuriće koji pucaju na kožu. Ovi mehurići koji pucaju proizvode mikromlazeve tečnosti koji mogu da prodru kroz čvrsti spoljašnji sloj kože, stratum corneum.
„Ovo otvara vrata korišćenju vibracija za poboljšanje isporuke lekova. Postoji nekoliko parametara koji rezultiraju generisanjem različitih vrsta obrazaca talasa. Ovim novim skupom alata mogu se poboljšati i mehanički i biološki aspekti isporuke lekova“, kaže Karami.
Flaster je napravljen od PDMS-a, polimera na bazi silikona koji se može zalepiti za kožu bez trake. U ovoj studiji, istraživači su testirali uređaj isporukom vitamina B koji se zove niacinamid, sastojka mnogih krema za sunčanje i hidratantnih krema.
U testovima sa svinjskom kožom, istraživači su pokazali da kada su isporučili niacinamid pomoću ultrazvučnog flastera, količina leka koja je prodrla u kožu bila je 26 puta veća od količine koja je mogla da prođe kroz kožu bez ultrazvučne pomoći.
Istraživači su takođe uporedili rezultate svog novog uređaja sa mikroiglom, tehnikom koja se ponekad koristi za transdermalno isporuku lekova, što uključuje bušenje kože minijaturnim iglama. Istraživači su otkrili da je njihov flaster bio u stanju da isporuči istu količinu niacinamida za 30 minuta koja se može isporučiti mikroiglama u periodu od šest sati.
Sa trenutnom verzijom uređaja, lekovi mogu da prodru nekoliko milimetara u kožu, što ovaj pristup čini potencijalno korisnim za lekove koji deluju lokalno unutar kože. To može uključivati niacinamid ili vitamin C, koji se koristi za lečenje staračkih pega ili drugih tamnih fleka na koži, ili lokalne lekove koji se koriste za lečenje opekotina.
Uz dalje modifikacije za povećanje dubine prodiranja, ova tehnika bi se takođe mogla koristiti za lekove koji treba da stignu u krvotok, kao što su kofein, fentanil ili lidokain. Dagdeviren takođe predviđa da bi ova vrsta flastera mogla biti korisna za isporuku hormona kao što je progesteron. Pored toga, istraživači sada istražuju mogućnost implantacije sličnih uređaja u telo za isporuku lekova za lečenje raka ili drugih bolesti.
Istraživači takođe rade na daljoj optimizaciji nosivog flastera, u nadi da će ga uskoro testirati na ljudskim dobrovoljcima. Takođe planiraju da ponove laboratorijske eksperimente koje su uradili u ovoj studiji, sa većim molekulima lekova.
„Nakon što okarakterišemo profile penetracije lekova za mnogo veće lekove, tada bismo videli koji kandidati, poput hormona ili insulina, mogu da se isporuče pomoću ove tehnologije, kako bismo obezbedili bezbolnu alternativu za one koji su trenutno obavezni da sami daju injekcije na svakodnevno“, kaže Šah.
