تحولی در تجهیزات پزشکی؛ ساخت پچ پوشیدنی برای انتقال دارو بدون درد

محققان ام‌آی‌تی یک پچ پوشیدنی ایجاد کردند که امواج اولتراسونیک بدون درد را روی پوست اعمال می‌کند و کانال‌های ریزی ایجاد می‌کند که دارو‌ها می‌توانند از آن عبور کنند.

به گزارش آی‌مدتودی به نقل از خبرگزاری برنا، انتقال دارو از طریق پوست دشوار است، زیرا لایه بیرونی سفت پوست مانع از عبور بیشتر مولکول‌های کوچک می‌شود زیرا پوست مسیری جذاب برای تحویل دارو است، زیرا به دارو‌ها اجازه می‌دهد مستقیماً به محل مورد نیاز بروند که می‌تواند برای بهبود زخم، تسکین درد یا سایر کاربرد‌های پزشکی و آرایشی مفید باشد.

محققان می‌گویند این رویکرد می‌تواند خود را به ارائه درمان‌هایی برای انواع بیماری‌های پوستی کمک کند، و همچنین می‌تواند برای ارائه هورمون‌ها، شل‌کننده‌های عضلانی و سایر دارو‌ها سازگار شود.

کنان داگدوریرن، دانشیار آزمایشگاه کشت سلول ام‌آی‌تی و نویسنده ارشد این مطالعه می‌گوید: سهولت استفاده و تکرارپذیری بالا که توسط این سیستم ارائه می‌شود، جایگزینی را برای بیماران و مصرف‌کنندگانی که از بیماری‌های پوستی و پیری زودرس پوست رنج می‌برند، ارائه می‌کند. ارائه دارو‌ها به این روش می‌تواند سمیت سیستمیک کمتری داشته باشد و محلی تر، راحت‌تر و قابل کنترل‌تر است.

دستیاران تحقیقاتی ام‌آی‌تی، چیا چن یو و آستا شاه نویسندگان اصلی مقاله هستند که در Advanced Materials به عنوان بخشی از مجموعه Rising Stars مجله که کار برجسته محققان را در مراحل اولیه حرفه مستقل خود به نمایش می‌گذارد، ظاهر می‌شود.

از دیگر نویسندگان ام‌آی‌تی می‌توان به کالین مارکوس، دستیار پژوهشی و دکتر عثمان گونی نیم، پسا دکترا اشاره کرد. نیکتا امیری، آمیت کومار بهادیا و امین کرمی از دانشگاه بوفالو نیز نویسندگان این مقاله هستند.

محققان این پروژه را به عنوان اکتشاف راه‌های جایگزین برای تحویل دارو آغاز کردند. بیشتر دارو‌ها به صورت خوراکی یا داخل وریدی تحویل می‌شوند، اما پوست مسیری است که می‌تواند داروی بسیار هدفمندتری را برای کاربرد‌های خاص ارائه دهد.

آستا شاه می‌گوید: مزایای اصلی انتقال دارو از سطح پوست این است که کل دستگاه گوارش را دور می‌زنید. با روش دریافت خوراکی، باید دوز بسیار بیشتری را به منظور جبران خسارتی که در سیستم معده داشتید، تحویل دهید. این یک روش بسیار هدفمندتر و متمرکزتر برای تحویل دارو است.

نشان داده شده است که قرار گرفتن در معرض اولتراسوند باعث افزایش نفوذپذیری پوست در برابر دارو‌های کوچک مولکول می‌شود، اما بیشتر تکنیک‌های موجود برای انجام این نوع دارورسانی به تجهیزات حجیم نیاز دارند. تیم ام‌آی‌تی می‌خواست راهی برای انجام این نوع دارورسانی از طریق پوست با یک پچ سبک وزن و پوشیدنی ارائه کند که استفاده از آن را برای کاربرد‌های مختلف آسان‌تر کند.

دستگاهی که آن‌ها طراحی کردند شامل یک وصله است که با چندین مبدل پیزوالکتریک دیسکی شکل تعبیه شده است که می‌تواند جریان الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل کند. هر دیسک در یک حفره پلیمری که حاوی مولکول‌های دارو حل شده در محلول مایع است، جاسازی شده است. هنگامی که یک جریان الکتریکی به عناصر پیزوالکتریک اعمال می‌شود، آن‌ها امواج فشاری را در مایع ایجاد  و حباب‌هایی را ایجاد می‌کنند که بر روی پوست می‌ترکند. این حباب‌های در حال ترکیدن ریزجت‌های مایعی تولید می‌کنند که می‌توانند از طریق لایه بیرونی سخت پوست، لایه شاخی پوست، به قسمت‌های داخلی‌تر پوست نفوذ کنند.

کرمی می‌گوید: این کار دری را برای استفاده از ارتعاشات برای افزایش تحویل دارو باز می‌کند. پارامتر‌های مختلفی وجود دارد که منجر به تولید انواع مختلف الگو‌های موجی شکل می‌شود. هر دو جنبه مکانیکی و بیولوژیکی تحویل دارو را می‌توان با این مجموعه ابزار جدید بهبود بخشید.

این پچ از PDMS ساخته شده است، پلیمری بر پایه سیلیکون که می‌تواند بدون چسب به پوست بچسبد. در این مطالعه، محققان این دستگاه را با ارائه ویتامین B به نام نیاسینامید، یکی از مواد تشکیل دهنده بسیاری از ضد آفتاب‌ها و مرطوب کننده‌ها، آزمایش کردند.

در آزمایش‌هایی که روی پوست خوک انجام شد، محققان نشان دادند که وقتی نیاسینامید را با استفاده از پچ اولتراسوند تحویل دادند، مقدار دارویی که به پوست نفوذ می‌کرد ۲۶ برابر بیشتر از مقداری بود که می‌توانست بدون کمک اولتراسونیک از پوست عبور کند.

محققان همچنین نتایج حاصل از دستگاه جدید خود را با میکرونیدلینگ مقایسه کردند، روشی که گاهی برای تحویل دارو از طریق پوست استفاده می‌شود، که شامل سوراخ کردن پوست با سوزن‌های مینیاتوری است. محققان دریافتند که پچ آن‌ها قادر است همان مقدار نیاسینامید را در ۳۰ دقیقه تحویل دهد که می‌تواند با میکروسوزن‌ها در یک دوره شش ساعته تحویل داده شود.

با نسخه فعلی دستگاه، دارو‌ها می‌توانند چند میلی‌متر به داخل پوست نفوذ کنند، که این روش را به طور بالقوه برای دارو‌هایی که به صورت موضعی در پوست عمل می‌کنند مفید می‌کند. دارو‌ها می‌توانند شامل نیاسینامید یا ویتامین C باشند که برای درمان لکه‌های پیری پوست یا سایر نقاط تیره روی پوست استفاده می‌شود یا دارو‌های موضعی که برای بهبود سوختگی استفاده می‌شود.

با تغییرات بیشتر برای افزایش عمق نفوذ، این تکنیک همچنین می‌تواند برای دارو‌هایی که نیاز به رسیدن به جریان خون دارند، مانند کافئین، فنتانیل یا لیدوکائین استفاده شود.

همچنین پیش بینی می‌کند که این نوع پچ می‌تواند برای تحویل هورمون‌هایی مانند پروژسترون مفید باشد. علاوه بر این، محققان اکنون در حال بررسی امکان کاشت دستگاه‌های مشابه در داخل بدن برای ارائه دارو‌هایی برای درمان سرطان یا سایر بیماری‌ها هستند.

محققان همچنین در حال کار بر روی بهینه‌سازی بیشتر پچ پوشیدنی هستند، به این امید که به زودی آن را روی داوطلبان انسانی آزمایش کنند. آن‌ها همچنین قصد دارند آزمایش‌های آزمایشگاهی را که در این مطالعه انجام دادند، با مولکول‌های دارویی بزرگ‌تر تکرار کنند.

آستا شاه می‌گوید: پس از اینکه پروفایل‌های نفوذ دارو را برای دارو‌های بسیار بزرگ‌تر مشخص کردیم، سپس خواهیم دید که کدام کاندیدها، مانند هورمون‌ها یا انسولین، می‌توانند با استفاده از این فناوری تحویل داده شوند تا جایگزینی بدون درد برای کسانی که در حال حاضر مجبور به تزریق به صورت روزانه و توسط خود بیمار هستند ارائه شود.