Une étude récente publiée dans Communications naturelles a présenté une percée dans l’administration transdermique de médicaments.
Les scientifiques ont développé un patch activé électriquement avec des membranes métalliques biocompatibles et des micro-aiguilles, permettant une administration précise, répétée, personnalisée et sûre du médicament.
Étude: Automatisation numérique de l’administration transdermique de médicaments avec une haute résolution spatio-temporelle. Crédit d’image : Andrey_Popov/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
Bien que l’administration transdermique de médicaments au moyen d’aiguilles hypodermiques soit un processus rapide, peu coûteux, sûr et relativement indolore d’administration de produits pharmaceutiques tels que des vaccins et des produits biothérapeutiques, l’utilisation de cette procédure pour les maladies chroniques qui nécessitent une prise en charge à long terme et des traitements répétitifs continue de se développer. présentent des défis importants, notamment liés à l’observance des patients.
Les aiguilles hypodermiques soulèvent également des inquiétudes quant à leur élimination en toute sécurité et aux dangers de transmission d’agents pathogènes à diffusion hématogène, outre le fait que l’utilisation généralisée de cette méthode nécessite un personnel qualifié.
Les stratégies d’administration transdermique de médicaments qui ont été explorées récemment comprennent la sonophorèse ou l’utilisation d’ultrasons pour administrer des médicaments à travers la peau ; l’iontophorèse, qui utilise de faibles courants électriques pour l’administration transdermique de médicaments, la chaleur, l’électroporation, les micro-aiguilles et l’utilisation d’ondes photomécaniques.
Bien que certaines de ces méthodes aient considérablement amélioré certains aspects de l’administration de médicaments, tels que la facilité d’utilisation et l’administration indolore de médicaments, une méthode d’administration transdermique de médicaments pouvant être utilisée pour les maladies chroniques nécessitant une administration coordonnée et précise des médicaments pendant de longues périodes n’est pas à la mode. utilisation clinique.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé des déclencheurs électriques externes combinés à une membrane métallique biocompatible pouvant transporter des micro-aiguilles contenant des médicaments pour développer le patch transdermique d’administration de médicaments appelé patch spatio-temporel à la demande ou SOP.
Les microaiguilles ont été testées et utilisées pour diverses applications, telles que l’administration de nanocomposites, de peptides, d’acides nucléiques, de petites molécules et d’autres types de produits pharmaceutiques.
De plus, la fonctionnalité chimique des microaiguilles peut être modulée en modifiant leur intégrité structurelle, offrant ainsi une grande variété de profils de libération.
Les microaiguilles dotées d’une structure noyau-coquille contenant un réservoir de médicament peuvent être préprogrammées pour libérer le médicament au bon moment en ajustant la dégradabilité du noyau-coquille. Plusieurs médicaments peuvent également être chargés dans ces micro-aiguilles pour une administration progressive des médicaments au cours d’une thérapie combinée.
Cependant, les méthodes de fabrication complexes posent des défis en termes d’évolutivité de ces méthodes, et les micro-aiguilles préprogrammées ne peuvent pas être modifiées une fois déployées.
D’autre part, grâce à la fonctionnalisation chimique, les micro-aiguilles peuvent être programmées pour libérer les produits biothérapeutiques par autorégulation et auto-détection.
Par exemple, des matériaux tels que l’aminoimidazole et l’acide phénylboronique ont été utilisés pour construire des micro-aiguilles qui réagissent au glucose corporel et subissent des changements structurels pour libérer de l’insuline.
Des déclencheurs externes tels que des impulsions électriques ont également été utilisés pour contrôler l’administration active de médicaments, et cette technologie, combinée à des moniteurs de santé, fournit un système thérapeutique en boucle fermée.
L’intégration de portes métalliques constituées de fines membranes métalliques biocompatibles a amélioré le contrôle actif de l’administration de médicaments à l’aide de micro-aiguilles.
Le magnésium, le molybdène et l’or font partie des métaux utilisés pour former ces portes, et l’utilisation d’impulsions électriques pour déclencher l’ouverture corrosive ou oxydante de ces portes peut être utilisée pour libérer activement les médicaments à la demande.
Résultats
Les résultats ont indiqué que le SOP a été construit à l’aide d’une fine couche d’or d’environ 150 nanomètres appliquée sur les micro-aiguilles pour encapsuler et protéger les médicaments pendant la phase d’attente.
De plus, des impulsions électriques ont été utilisées pour déclencher ces micro-aiguilles fermées afin de libérer les médicaments à la demande, ce qui rend la SOP hautement contrôlable dans le temps.
Le revêtement d’or de ces micro-aiguilles peut être désintégré en appliquant un courant continu d’environ 2,5 volts pendant 30 secondes, déclenchant ainsi l’administration du médicament.
Une méthode de communication sans fil utilisant Bluetooth à faible consommation d’énergie et une communication en champ proche intégrée au SOP via la microfabrication permet également d’activer des micro-aiguilles individuelles ou des sous-sections du patch pour la libération du médicament.
De plus, chaque micro-aiguille a un contrôle spatial de moins d’un millimètre carré, qui, combiné à un aspect temporel de 30 secondes pour la libération du médicament, permet un contrôle spatio-temporel ultrafin.
In vivo des expériences utilisant des modèles de souris ont également montré que l’utilisation de SOP pour libérer de la mélatonine exogène entraînait une amélioration du sommeil, mettant en évidence l’utilisation de SOP pour les traitements cliniques et la recherche neurologique sur des modèles animaux.
En outre, des expériences réussies d’implantation intracrânienne de SOP chez des souris ont indiqué son utilisation potentielle pour administrer séquentiellement des médicaments à des régions spécifiques du cerveau pour traiter des troubles neurologiques.
Conclusions
Pour résumer, l’étude a rapporté le développement d’un système d’administration transdermique de médicaments qui combine des micro-aiguilles biocompatibles à déclenchement métallique avec des systèmes de communication sans fil et de déclenchement électrique pour administrer précisément et activement des médicaments à travers la peau.
L’aspect entièrement automatisé du système devrait améliorer l’observance du traitement.
