使用推動藥物分子進入皮膚的超聲波，該貼片可用于各種皮膚狀況。

皮膚是藥物輸送的一種有吸引力的途徑，因為它允許藥物直接進入需要它們的部位，這對于傷口愈合、緩解疼痛或其他醫(yī)療和美容應用很有用。然而，通過皮膚輸送藥物是困難的，因為皮膚堅韌的外層阻止大多數(shù)小分子通過它。

為了更容易地通過皮膚輸送藥物，麻省理工學院的研究人員開發(fā)了一種可穿戴貼片，可以將無痛超聲波施加到皮膚上，從而創(chuàng)造藥物可以通過的微小通道。研究人員說，這種方法可以幫助提供各種皮膚病的，也可以適應提供激素，肌肉松弛劑和其他藥物。

“該系統(tǒng)提供的易用性和高可重復性為患有皮膚病和皮膚過早老化的患者和消費者提供了一種改變游戲規(guī)則的替代方案，”麻省理工學院媒體實驗室副教授，該研究的作者Canan Dagdeviren說。“以這種方式提供藥物可以提供更少的全身毒性，并且更局部，舒適和可控。

麻省理工學院的研究助理Chia-Chen Yu和Aastha Shah是該論文的主要作者，該論文發(fā)表在Advanced Materials上，作為該雜志“新星”系列的一部分，該系列展示了研究人員在其獨立職業(yè)生涯的早期階段的杰出工作。麻省理工學院的其他作者包括研究助理Colin Marcus和博士后Md Osman Goni Nayeem。布法羅大學的Nikta Amiri，Amit Kumar Bhayadia和Amin Karami也是該論文的作者。

聲波的助推

研究人員開始這個項目是為了探索輸送藥物的替代方法。大多數(shù)藥物是口服或靜脈注射的，但皮膚是一種可以為某些應用提供更有針對性的藥物遞送的途徑。

“皮膚的主要好處是你可以繞過整個胃腸道。通過口服分娩，你必須提供更大的劑量，以解釋你在胃系統(tǒng)中的損失，“Shah說。“這是一種更有針對性，更集中的藥物輸送方式。

超聲波暴露已被證明可以增強皮膚對小分子藥物的滲透性，但大多數(shù)用于執(zhí)行這種藥物輸送的現(xiàn)有技術(shù)都需要笨重的設備。麻省理工學院的團隊希望想出一種方法，用輕量級的可穿戴貼片進行這種透皮給藥，這可以使其更容易用于各種應用。

他們設計的裝置由嵌入幾個圓盤形壓電換能器的貼片組成，可以將電流轉(zhuǎn)換為機械能。每個圓盤都嵌入一個聚合物腔中，該腔包含溶解在液體溶液中的藥物分子。當電流施加到壓電元件上時，它們會在流體中產(chǎn)生壓力波，產(chǎn)生氣泡，在皮膚上破裂。這些破裂的氣泡產(chǎn)生微射流，可以穿透皮膚堅韌的外層，即角質(zhì)層。

“這為使用振動來增強藥物輸送打開了大門。有幾個參數(shù)會導致生成不同類型的波形模式。藥物輸送的機械和生物學方面都可以通過這個新工具集得到改善，“Karami說。

貼片由PDMS制成，PDMS是一種有機硅基聚合物，無需膠帶即可粘附在皮膚上。在這項研究中，研究人員通過提供一種叫做煙酰胺的B族維生素來測試該設備，煙酰胺是許多防曬霜和保濕霜中的一種成分。

在使用豬皮的測試中，研究人員表明，當他們使用超聲波貼片輸送煙酰胺時，穿透皮膚的藥物量是在沒有超聲波輔助的情況下可以通過皮膚的量26倍。

研究人員還將他們的新設備的結(jié)果與微針進行了比較，微針是一種有時用于透皮給藥的技術(shù)，包括用微型針刺穿皮膚。研究人員發(fā)現(xiàn)，他們的貼片能夠在30分鐘內(nèi)提供相同數(shù)量的煙酰胺，可以在六小時內(nèi)用微針傳遞。

本地配送

使用當前版本的設備，藥物可以滲透到皮膚中幾毫米，這使得這種方法可能對皮膚內(nèi)局部起作用的藥物有用。這些可能包括煙酰胺或維生素C，用于皮膚上的老年斑或其他黑斑，或用于治愈燒傷的局部藥物。

通過進一步修改以增加穿透深度，該技術(shù)也可用于需要到達血液的藥物，例如咖啡因，芬太尼或利多卡因。Dagdeviren還設想這種貼片可用于輸送黃體酮等激素。此外，研究人員現(xiàn)在正在探索在體內(nèi)植入類似裝置的可能性，以輸送癌癥或其他疾病的藥物。

研究人員還致力于進一步優(yōu)化可穿戴貼片，希望很快在人類志愿者身上進行測試。他們還計劃用更大的藥物分子重復他們在這項研究中所做的實驗室實驗。

“在我們表征了更大藥物的藥物滲透曲線之后，我們將看到哪些候選藥物，如激素或胰島素，可以使用這項技術(shù)提供，為那些目前必須每天自我注射的人提供無痛的替代方案，”Shah說。

該研究由美國科學基金會，3M非終身教職員工獎，Sagol Weizmann - MIT橋梁計劃，德州儀器公司，麻省理工學院媒體實驗室聯(lián)盟和K. Lisa Yang仿生學中心研究生獎學金資助。