Structural optimization of rapidly separating microneedles for efficient drug delivery

چکیده

میکرونیدل های جداشونده سریع (RSMN ها) به بعنوان بهبود MN های سنتی برای ساختارهای جداشونده خاص معرفی شده اند. هدف این تحقیق بررسی پارامترهای ساختاری است که در عملکرد تحویل (انتقال) RSMN تاثیر گذار هستند. نتایج تجربی نشان دادند که RSMN های بهینه شده با PLA MN های سخت 500 میکرومتر طول،MN های محلولی 250 میکرومتر هم پوشانی و 500 میکرومتر بیش از 95% داروها را در 30 ثانیه تحویل دادند. در درمان موش های دیابتی ، RSMN های بهینه شده با بارگزاری انسولین تقریبا به همان تاثیر درمانی بر کاهش گلوکز در خون به صورت تزریق دست یافتند، بسیار بهتر از MN های سنتی.

Abstract

Rapidly separating microneedles (RSMNs) arose as an improvement of traditional MNs for the special separable structures. The aim of this study was to investigate various structural parameters contributed to the delivery performance of RSMNs. The experimental results indicated that the optimized RSMNs with 500 um-long solid PLA MNs, 250 um-long overlap and 500 um-long dissolving MNs delivered over 95% of drugs within 30 s. In the in vivo diabetic mice treatment, insulin loaded optimized RSMNs reached approximately the same therapeutic effect on lowering the glucose in blood as injection, significantly better than traditional MNs.

مقدمه

در مقایسه با روش های تحویل داروی سنتی، میکرونیدل ها توجه بسیار ویژه ای را برای مزیتهایشان جلب کرده اند. آرایه های نیدل در اندازه میکرو، حداقل تحویل نفوذی بیومولکول های مختلف را توانمند می سازد از جمله بیولوژی وزن مولکولی بالا. این پیشرفت ها بر محدودیت های نیدل های هایپودرمی برای خط احتمالی تزریق و پچ های مرهم برای ناتوانی داروهای بیو ماکرومولکولی در سرتاسر موانع پوست غلبه می کنند. درحالیکه میکرونیدل های حل شونده نیاز پچ ترنسدرمی غیرنفوذی، ایمن و راحت را محقق می سازند، که برخی جنبه های نامطلوب همچنین نگرانی هایی را افزایش می دهند. به دلیل تنوع (تغییر) الاستیسیته پوست، میکرونیدل های حل شونده معمولا نمی توانند به طور کامل به پوست وارد شوند که تبدیل به بی دقتی دوز دارو و راندمان تحویل می شود. زمان لازم برای انحلال بیولوژیک ها و ژل های پلیمر (چند دقیقه ، حتی چند ساعت) هم باعث اضافه شدن ناراحتی برای کاربران می شود. برای تشریح این مسائل، ساختارهای مبتکرانه میکرونیدل های حل شونده اخیرا پیشنهاد شده اند. با بالابردن میکرونیدل های قابل حل آبی روی بسترهای فلزی، میکرونیدل های سر کمانی جداشدنی دارای توانایی تحویل دارو در پوست در ظرف چند ثانیه را دارند. با این وجود، درحالیکه جداسازی سریع و راندمان بالای تحویل دارو مطلوب هستند، بقیه بسترهای فلزی باقی مانده پس از ورود همچنان مواد زاید غیرقابل تجزیه پذیر را تحریک می کند.

برای توسعه کاربردهای خوب و رفع نواقص میکرونیدل های سرکمانی جداشونده، ما میکرونیدل های جداشونده سریع (RSMN ها) را طراحی کرده ایم. میکرونیدل های جداشونده سریع دارای سازگاری زیستی و تجزیه پذیری زیستی خوبی از طریق انتخاب پلیلاکتیک اسید (PLA) (3051D) هستند به جای مواد فلزی برای تولید ساختارهای پشتیبانی. تحقیق قبلی نشان داده اند که این میکرونیدل های جداشونده سریع می توانند تقریبا به 90% راندمان تحویل دارو در بافت ها در عرض 30 ثانیه برسند.