无痛丝微针精确控制药物释放

2012-02-03

美国塔夫斯大学工程学院生物工程师开发出一种无痛的丝微针系统,能在长时间里将药物缓慢释放,无需冷藏多余的药物

近日，美国塔夫斯大学工程学院生物工程师开发出一种无痛的丝微针系统，能在长时间里将药物缓慢释放，无需冷藏多余的药物。这种微针兼具生物适应性和生物降解性，可在正常的温度和压力下制造，能装载易受破坏的生化药品并保持其活性。相关论文发表在《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)网站上。

演示试验表明，新式丝微针能以可控制的速度递送大分子、酶模型药物、辣根过氧物酶，同时还保持药物的生物活性;装载四环素的丝微针还能抑制金黄色葡萄球菌的生长，表明这种微针在递送治疗药物的同时，还具有预防局部感染的潜在价值。

尽管有些药物可以直接吞服，但有些却无法承受胃肠道的消化分解。皮下注射的方式比较痛苦，也不能缓慢释放药物。只有很少的小分子药物能用贴敷的方式进入体内。丝微针仅1微米大小，能穿透上层皮肤而不会触及神经，是一种新的无痛式药物释放机制。但目前有很多难题阻碍了该技术的发展，如生物制品的脆弱性使药物在制造过程中丧失活性、不能精确控制药物释放或放药过多、微小的皮肤穿透带来的感染等。

针对这些问题，研究人员开发出了新的制造程序，过程包括压力、温度和水处理等。他们用铝制成微针母模，排成500微米高，针尖半径不到10微米的阵列;用有弹性的聚二甲硅氧烷(PDMS)浇注在母模上形成凹模;再把装有药物的丝蛋白溶液注入凹模中。当丝干燥后，再把包含药物的丝微针取下来进一步加工。后处理包括用水蒸气使其变柔软，再通过温度、机械和电子的各种处理，使其具有相应的扩散率和药物释放速度。

研究人员表示，调节丝蛋白的后处理条件，如改变干燥时间，主要是控制它的次级结构，以能精确控制药物释放速度。经过释放动力模型测试，药物释放速度可以降低5.6倍。这解决了长期以来的药物释放难题，还能用在其他生物存储方面。

论文合著者、塔夫斯生物医学工程主席大卫·卡普兰还指出，这种微针非常灵活，能扩大或缩小、运输或存储无需冷藏，管理起来就像贴敷片或绷带一样容易。

无痛丝微针精确控制药物释放

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