Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu và phát triển ứng dụng bức xạ hồng ngoại để tăng tốc độ tan của miếng dán mảng vi kim (MAP)
Tóm tắt
Tốc độ tan của miếng dán mảng vi kim (MAP) xác định thời gian mà MAP cần gắn trên da (thường được gọi là "thời gian đeo"). Trong nghiên cứu này, tốc độ tan của một MAP đã được tăng cường, không phải bằng việc thay đổi công thức thuốc mà bằng cách sử dụng một thiết bị hồng ngoại (IR) được sử dụng rộng rãi trong điều trị bệnh viện và liệu pháp tại nhà. Một MAP với các vi kim cao 480 μm được chuẩn bị bằng axit hyaluronic (HA). Các thay đổi trong sự mất nước xuyên biểu bì (TEWL), nhiệt độ bề mặt da, và tốc độ tan của các đầu MAP dưới bức xạ IR đã được đánh giá trên da người trong điều kiện in vivo. Thời gian hồi phục từ tình trạng ban đỏ xảy ra sau khi gắn MAP và chiếu xạ IR cũng đã được đánh giá. TEWL tăng hơn bốn lần với bức xạ IR. Nước bốc hơi do bức xạ IR đã được giữ lại trong lớp da bởi miếng dán, dẫn đến tăng tốc độ tan của các đầu MAP. Sau 10 phút chiếu xạ IR, chiều cao của các đầu tan so với chiều cao ban đầu đã tăng từ 41% lên 56%, và thể tích tan của các đầu so với thể tích ban đầu tăng từ 7% lên 18%. Trong 10 phút chiếu xạ, nhiệt độ bề mặt da đã tăng từ 32 lên 40 °C. Ban đỏ xảy ra ở giai đoạn đầu điều trị với chiếu xạ IR và gắn MAP, nhưng đã giảm trong vòng 2 giờ sau khi gỡ bỏ MAP và ngừng chiếu xạ IR. Thông qua nghiên cứu này, có thể rút ngắn thời gian điều trị của MAP bằng cách sử dụng một thiết bị IR dễ tiếp cận. Phương pháp này có thể được áp dụng cho nhiều loại MAP để giảm thời gian mà MAP cần gắn trên da mà không cần thay đổi công thức thuốc.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Gill HS, Denson DD, Burris BA, Prausnitz MR. Effect of microneedle design on pain in human subjects. Clin J Pain. 2008;24:585.
Jeong H-R, Lee H-S, Choi I-J, Park J-H. Considerations in the use of microneedles: pain, convenience, anxiety and safety. J Drug Target. 2017;25:29–40.
Jeong H-R, Kim J-Y, Kim S-N, Park J-H. Local dermal delivery of cyclosporin A, a hydrophobic and high molecular weight drug, using dissolving microneedles. Eur J Pharm Biopharm. 2018;127:237–43.
Choi J-T, Park S-J, Park J-H. Microneedles containing cross-linked hyaluronic acid particulates for control of degradation and swelling behaviour after administration into skin. J Drug Target. 2018;26:884–94.
Kim J-Y, Han M-R, Kim Y-H, Shin S-W, Nam S-Y, Park J-H. Tip-loaded dissolving microneedles for transdermal delivery of donepezil hydrochloride for treatment of Alzheimer’s disease. Eur J Pharm Biopharm. 2016;105:148–55.
Donnelly RF, Garland MJ, Morrow DI, Migalska K, Singh TRR, Majithiya R, et al. Optical coherence tomography is a valuable tool in the study of the effects of microneedle geometry on skin penetration characteristics and in-skin dissolution. J Control Release. 2010;147:333–41.
Bal SM, Kruithof AC, Zwier R, Dietz E, Bouwstra JA, Lademann J, et al. Influence of microneedle shape on the transport of a fluorescent dye into human skin in vivo. J Control Release. 2010;147:218–24.
Park J-H, Allen MG, Prausnitz MR. Polymer microneedles for controlled-release drug delivery. Pharm Res. 2006;23:1008–19.
Yao G, Quan G, Lin S, Peng T, Wang Q, Ran H, et al. Novel dissolving microneedles for enhanced transdermal delivery of levonorgestrel: in vitro and in vivo characterization. Int J Pharm. 2017;534:378–86.
Lee W-J, Han M-R, Kim J-S, Park J-H. A tearable dissolving microneedle system for shortening application time. Expert Opin Drug Del. 2019;16:199–206.
Chu LY, Prausnitz MR. Separable arrowhead microneedles. J Control Release. 2011;149:242–9.
Yang SY, O’Cearbhaill ED, Sisk GC, Park KM, Cho WK, Villiger M, et al. A bio-inspired swellable microneedle adhesive for mechanical interlocking with tissue. Nat Commun. 2013;4:1702.
Lahiji SF, Kim Y, Kang G, Kim S, Lee S, Jung H. Tissue interlocking dissolving microneedles for accurate and efficient transdermal delivery of biomolecules. Sci Rep_UK. 2019;9:7886.
Park J-H, Allen MG, Prausnitz MR. Biodegradable polymer microneedles: fabrication, mechanics and transdermal drug delivery. J Control Release. 2005;104:51–66.
Choi I-J, Kang A, Ahn M-H, Jun H, Baek S-K, Park J-H, et al. Insertion-responsive microneedles for rapid intradermal delivery of canine influenza vaccine. J Control Release. 2018;286:460–6.
Li W, Terry RN, Tang J, Feng MR, Schwendeman SP, Prausnitz MR. Rapidly separable microneedle patch for the sustained release of a contraceptive. Nat Biomed Eng. 2019;3:220.
Zhang Y, Wang D, Gao M, Xu B, Zhu J, Yu W, et al. Separable microneedles for near-infrared light-triggered transdermal delivery of metformin in diabetic rats. ACS Biomater Sci Eng. 2018;4:2879–88.
Sullivan SP, Koutsonanos DG, del Pilar MM, Lee JW, Zarnitsyn V, Choi S-O, et al. Dissolving polymer microneedle patches for influenza vaccination. Nat Med. 2010;16:915.
Prausnitz MR, Mikszta JA, Cormier M, Andrianov AK. Microneedle-based vaccines. Curr Top Microbiol Immunol. 2009;333:369–93.
Kim Y-C, Quan F-S, Compans RW, Kang S-M, Prausnitz MR. Formulation and coating of microneedles with inactivated influenza virus to improve vaccine stability and immunogenicity. J Control Release. 2010;142:187–95.
Hosoi Y, Yasuhara H, Shigematsu H, Komiyama T, Onozuka A, Muto T. Influence of popliteal vein thrombosis on subsequent ambulatory venous function measured by near-infrared spectroscopy. Am J Surg. 1999;177:111–6.
Hamaoka T, McCully KK, Niwayama M, Chance B. The use of muscle near-infrared spectroscopy in sport, health and medical sciences: recent developments. Philos Trans A Math Phys Eng Sci. 2011;369:4591–604.
Kim HH, Lee MJ, Lee SR, Kim KH, Cho KH, Eun HC, et al. Augmentation of UV-induced skin wrinkling by infrared irradiation in hairless mice. Mech Ageing Dev. 2005;126:1170–7.
Kim MS, Kim Y, Lee DH, Seo J, Cho K, Eun H, et al. Acute exposure of human skin to ultraviolet or infrared radiation or heat stimuli increases mast cell numbers and tryptase expression in human skin in vivo. Brit J Dermatol. 2009;160:393–402.
Lee HS, Lee DH, Cho S, Chung JH. Minimal heating dose: a novel biological unit to measure infrared irradiation. Photodermatol Photoimmunol Photomed. 2006;22:148–52.
Chen M-C, Ling M-H, Wang K-W, Lin Z-W, Lai B-H, Chen D-H. Near-infrared light-responsive composite microneedles for on-demand transdermal drug delivery. Biomacromolecules. 2015;16:1598–607.
Chen M-C, Lin Z-W, Ling M-H. Near-infrared light-activatable microneedle system for treating superficial tumors by combination of chemotherapy and photothermal therapy. ACS Nano. 2015;10:93–101.
Hirsch LR, Stafford RJ, Bankson J, Sershen SR, Rivera B, Price R, et al. Nanoshell-mediated near-infrared thermal therapy of tumors under magnetic resonance guidance. PNAS. 2003;100:13549–54.
Matias AR, Ferreira M, Costa P, Neto P. Skin colour, skin redness and melanin biometric measurements: comparison study between Antera® 3D, Mexameter® and Colorimeter®. Skin Res Technol. 2015;21:346–62.
Arya J, Henry S, Kalluri H, McAllister DV, Pewin WP, Prausnitz MR. Tolerability, usability and acceptability of dissolving microneedle patch administration in human subjects. Biomaterials. 2017;128:1–7.
Hirobe S, Azukizawa H, Matsuo K, Zhai Y, Quan Y-S, Kamiyama F, et al. Development and clinical study of a self-dissolving microneedle patch for transcutaneous immunization device. Pharm Res. 2013;30:2664–74.
Ripolin A, Quinn J, Larrañeta E, Vicente-Perez EM, Barry J, Donnelly RF. Successful application of large microneedle patches by human volunteers. Int J Pharm. 2017;521:92–101.
Mathias CT, Wilson DM, Maibach HI. Transepidermal water loss as a function of skin surface temperature. J Invest Dermatol. 1981;77:219–20.
Fellmann N, Grizard G, Coudert J. Human frontal sweat rate and lactate concentration during heat exposure and exercise. J Appl Physiol. 1983;54:355–60.
Nakazawa H, Imai T, Suzuki M, Akakabe N, Hatta I, Kato S. Simultaneous measurements of structure and water permeability in an isolated human skin stratum corneum sheet. Polymers. 2019;11:829.
Flynn GL, Behl CR, Linn E, Higuchi W, Ho N, Pierson CL. Permeability of thermally damaged skin v: permeability over the course of maturation of a deep partial-thickness wound. Burns. 1982;8:196–202.
Jiang S, Ma N, Li H, Zhang X. Effects of thermal properties and geometrical dimensions on skin burn injuries. Burns. 2002;28:713–7.
Stolwijk J, Hardy J. Skin and subcutaneous temperature changes during exposure to intense thermal radiation. J Appl Physiol. 1965;20:1006–13.
Henriques F Jr, Moritz A. Studies of thermal injury: I. The conduction of heat to and through skin and the temperatures attained therein. A theoretical and an experimental investigation. The Am J Pathol. 1947;23:530.
Çetingül MP, Herman C. A heat transfer model of skin tissue for the detection of lesions: sensitivity analysis. Phys Med Biol. 2010;55:5933.
Warner RR, Myers MC, Taylor DA. Electron probe analysis of human skin: determination of the water concentration profile. J Invest Dermatol. 1988;90:218–24.
Tippavajhala VK, Magrini TD, Matsuo DC, Silva MG, Favero PP, De Paula LR, et al. In vivo determination of moisturizers efficacy on human skin hydration by confocal Raman spectroscopy. AAPS PharmSciTech. 2018;19:3177–86.
Garland MJ, Migalska K, Tuan-Mahmood T-M, Singh TRR, Majithija R, Caffarel-Salvador E, et al. Influence of skin model on in vitro performance of drug-loaded soluble microneedle arrays. Int J Pharm. 2012;434:80–9.
Kashiwagi S, Yuan J, Forbes B, Hibert ML, Lee EL, Whicher L, et al. Near-infrared laser adjuvant for influenza vaccine. PLoS One. 2013;8:e82899.
Seo Y, Kim S, Boo Y, Baek J, Lee S, Koh J. Effects of p-coumaric acid on erythema and pigmentation of human skin exposed to ultraviolet radiation. Clin Exp Dermatol: Clin Dermatol. 2011;36:260–6.