Science子刊:受毒蛇启发!超快速无痛贴片注射器已成功出道
2019/08/07
科学家们创造了一种模拟蛇的尖牙的微针贴片,可以在15秒内向体内输送具有治疗作用的液体和疫苗。


最新一期的《Science Translational Medicine》杂志封面,为我们推荐了一项“打破167年针头注射历史”的新型给药研究!这一新型给药方式的创造过程是一场浪漫的想象之旅,科学家们创造出一种液体药物输送贴片,不仅能够让患者承受较少的排斥感和疼痛感,还能够有效快速地将药物输送到皮肤中。,

毒蛇牙齿的灵感:毛细血管快速渗透

自皮下注射发明以来,药用液体和疫苗一般通过针头给药。尽管这种注射方式作为定量输送药物的稳定方式已长达百年之久,但针头带来的疼痛感、排斥感以及感染问题也是不容忽视的存在。


Songsil大学的Bae Won-kyu教授和UNIST研究院的Jung-Hoon Jung教授 图片来源:韩国研究基金会

于是,来自韩国崇实大学的Bae Won-kyu教授和韩国国立蔚山科学技术研究院(UNIST)的Jung-Hoon Jung教授“大开脑洞“,模拟毒蛇牙齿,合作开发了一款液体药物传递贴片,有效减少传统针注带来的排斥感和疼痛感,并在15秒内将聚合物药物输送到细胞中。


毒蛇后槽牙中的Duvernoy腺体牙分泌毒液 图片来源:参考资料[1]

Bae Won-gyu教授介绍到:这一设计的灵感来源于毒蛇分泌毒液的过程。我们知道,有的毒蛇通过长牙分泌毒液,而有的是通过后槽牙中的Duvernoy腺体释放毒液。腺体毒液释放不仅快速,而且不受外界压力拘束,通过毛细管渗透作用起效。于是,受到腺体毒液启发,研究人员们设计了一款顶部带有凹槽的微针注射器,微针就好比毒蛇的后槽牙,而盛有液体的凹槽就像是Duvernoy腺体,在微压作用下,液体通过毛细血管自然渗透到皮下细胞。

迷你贴片设计:摆脱针头恐惧


人体拇指上显示的微针贴片在对其表面施加轻微压力时递送液体药物。图片来源:参考资料[1]

纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。研究人员们使用半导体工艺制造了一个约1平方厘米的迷你贴片,其中布满100个约两三根头发厚度的微针和多达6条相似的凹槽,通过拇指想皮肤微压,来实现液体渗透到体内。


贴片作用图 图片来源:参考资料[1]

为了验证其有效性,研究人员们首先在在计算机上进行了给药模拟。发现,正如预期的那样,这个约1平方厘米的贴片,可以无需复杂给药泵系统情况下,不到1秒的时间就能将100μl液体注入皮肤。其后,研究人员在小鼠和豚鼠模型上也做出了给予利多卡因制剂或灭活的流感病毒的试验。发现,不满5秒的时间注射便已完成,通过略长的药物渗透后,动物模型体内产生了相应的免疫反应。

结语

Bae Won-gyu教授及其团队对这一研发结果感到十分兴奋,他表示:“我们通过学习大自然“鬼斧神工”的设计,不仅完善了现有皮下注射器不足,同时也解决了大针头和高压引起的排斥或疼痛。未来,我们将在大型动物模型和人类志愿者中进行更多的临床研究,希望能更快完成这一新型注射器的研发,给更多医生患者提供便利。”

参考资料:

[1] Snake fang–inspired stamping patch for transdermal delivery of liquid formulations

[2] 국내 연구팀, 독사 어금니 모양 액상약물 전달패치 고안


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