Un patch innovant permet une administration contrôlée des médicaments

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Une étude récente publiée dans Communication naturelle représentait 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 qui permettent 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 photo : Andrey_Popov/Shutterstock.com
arrière-plan
Bien que l’administration transdermique de médicaments au moyen d’aiguilles hypodermiques soit un processus rapide, peu coûteux, sûr et relativement indolore pour l’administration de produits pharmaceutiques tels que les vaccins et les produits biothérapeutiques, cette procédure continue d’être utilisée dans les maladies chroniques qui nécessitent un traitement à long terme et des traitements répétés posent des défis importants. en particulier en ce qui concerne l’observance des patients.
Les aiguilles hypodermiques soulèvent également des inquiétudes quant à leur élimination sûre et au risque de transmission d’agents pathogènes transmissibles par le sang, en plus du fait que l’utilisation généralisée de cette méthode nécessite un personnel qualifié.
Les stratégies récemment explorées pour l’administration transdermique de médicaments comprennent la sonophorèse, ou l’utilisation d’ultrasons pour administrer des médicaments à travers la peau ; L’ionophorèse, qui utilise de faibles courants électriques pour l’administration transdermique de médicaments, la chaleur, l’électroporation, le microneedling et l’utilisation d’ondes photomécaniques.
Certaines de ces méthodes ont considérablement amélioré certains aspects de l’administration des médicaments, tels que : B. Facilité d’utilisation et administration indolore du médicament, est une méthode d’administration transdermique de médicament qui peut être utilisée dans les maladies chroniques qui nécessitent une administration coordonnée et précise du médicament sur des périodes prolongées, sans avoir à voir avec une utilisation clinique.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé des déclencheurs électriques externes en combinaison avec une membrane métallique biocompatible capable de transporter des micro-aiguilles contenant des médicaments pour développer le patch transdermique d’administration de médicament 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 médicaments.
De plus, la fonctionnalité chimique des micro-aiguilles peut être modulée en modifiant leur intégrité structurelle, ce qui entraîne une 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 permettre une administration progressive du médicament au cours d’une thérapie combinée.
Cependant, les méthodes de fabrication complexes posent un défi en termes d’évolutivité de ces méthodes, et les micro-aiguilles préprogrammées ne peuvent pas être modifiées après utilisation.
D’autre part, les micro-aiguilles peuvent être programmées par fonctionnalisation chimique pour libérer les produits biothérapeutiques par autorégulation et auto-perception.
Par exemple, des matériaux tels que l’aminoimidazole et l’acide phénylboronique ont été utilisés pour créer des micro-aiguilles qui répondent 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. En combinaison avec des moniteurs de santé, cette technologie crée un système thérapeutique fermé.
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 en cas de besoin.
Résultats
Selon les résultats, le SOP était constitué d’une couche d’or d’environ 150 nanomètres d’épaisseur appliquée sur les micro-aiguilles pour encapsuler et protéger les médicaments pendant la phase de veille.
De plus, des impulsions électriques ont été utilisées pour déclencher ces micro-aiguilles contrôlées afin de libérer les médicaments à la demande, rendant ainsi la SOP hautement contrôlable dans l’espace et dans le temps.
La couche d’or de ces micro-aiguilles fermées peut être dissoute 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 intégrée au SOP via la microfabrication utilisant Bluetooth à faible consommation d’énergie et la communication en champ proche permet également l’activation de micro-aiguilles individuelles ou de sections du patch pour libérer le médicament.
De plus, chaque micro-aiguille a un contrôle spatial de moins d’un millimètre carré, qui, combiné à un aspect temporel de libération du médicament de 30 secondes, permet un contrôle spatio-temporel ultra-fin.
In vivo Des expériences avec 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 suggéré qu’elles pourraient convenir à l’administration séquentielle de médicaments dans des régions spécifiques du cerveau pour traiter les troubles neurologiques.
Conclusions
En résumé, l’étude a rapporté le développement d’un système d’administration transdermique de médicaments qui combine des micro-aiguilles biocompatibles contrôlées par du métal 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 vise à améliorer l’observance du traitement.
Référence du magazine :
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Wang, Y., Chen, Z., Davis, B., Lipman, W., Xing, S., Zhang, L., Wang, T., Hafiz, P., Xie, W., Yan, Z., Huang, Z., Song, J. et Bai, W. (2024). Automatisation numérique de l’administration transdermique de médicaments avec une haute résolution spatio-temporelle. Communication naturelle15(1), 511. est ce que je: https://doi.org/10.1038/s41467023445320
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