Usando le onde ultrasoniche che spingono le molecole del farmaco nella pelle, il cerotto potrebbe essere usato per trattare una varietà di condizioni della pelle.
La pelle è un percorso interessante per la somministrazione dei farmaci perché consente ai farmaci di raggiungere direttamente il sito in cui sono necessari, il che potrebbe essere utile per guarigione delle ferite, sollievo dal dolore o altre applicazioni mediche e cosmetiche. Tuttavia, il rilascio di farmaci attraverso la pelle è difficile perché il duro strato esterno della pelle impedisce alla maggior parte delle piccole molecole di attraversarlo.
I ricercatori del MIT hanno sviluppato un cerotto indossabile che applica onde ultrasoniche indolori sulla pelle, creando minuscoli canali attraverso i quali i farmaci possono passare. Illustrazione dei ricercatori / MIT
Per facilitare la somministrazione di farmaci attraverso la pelle, i ricercatori del MIT hanno sviluppato un cerotto indossabile che applica onde ultrasoniche indolori sulla pelle, creando minuscoli canali attraverso i quali i farmaci possono passare.
Questo approccio potrebbe prestarsi alla consegna di trattamenti per una varietà di condizioni della pelle e potrebbe anche essere adattato per fornire ormoni, miorilassanti e altri farmaci, affermano i ricercatori.
“La facilità d’uso e l’elevata ripetibilità offerte da questo sistema offrono un’alternativa rivoluzionaria ai pazienti e ai consumatori che soffrono di malattie della pelle e invecchiamento precoce della pelle”, afferma Canan Dagdeviren, professore associato presso il Media Lab del MIT e autore senior dello studio.
“La somministrazione di farmaci in questo modo potrebbe offrire una minore tossicità sistemica ed è più locale, confortevole e controllabile”.
Gli assistenti di ricerca del MIT Chia-Chen Yu e Aastha Shah sono gli autori principali del cartache appare in Avanzate Materialicome parte della serie “Rising Stars” della rivista, che mette in mostra l’eccezionale lavoro dei ricercatori nelle prime fasi della loro carriera indipendente.
Altri autori del MIT includono l’assistente di ricerca Colin Marcus e il postdoc Md Osman Goni Nayeem. Anche Nikta Amiri, Amit Kumar Bhayadia e Amin Karami dell’Università di Buffalo sono autori dell’articolo.
Una spinta dalle onde sonore
I ricercatori hanno iniziato questo progetto esplorando modi alternativi per fornire farmaci. La maggior parte dei farmaci viene somministrata per via orale o endovenosa, ma la pelle è una via che potrebbe offrire una somministrazione di farmaci molto più mirata per determinate applicazioni.
“Il principale vantaggio della pelle è bypassare l’intero tratto gastrointestinale. Con la somministrazione orale, devi somministrare una dose molto maggiore per tenere conto della perdita che avresti nel sistema gastrico”, afferma Shah. “Questa è una modalità di somministrazione del farmaco molto più mirata e focalizzata”.
Il cerotto è realizzato in PDMS, un polimero a base di silicone che può aderire alla pelle senza cerotto.
La patch è incorporata con diversi trasduttori piezoelettrici a forma di disco, nella foto. Credito immagine: per gentile concessione dei ricercatori / MIT
È stato dimostrato che l’esposizione agli ultrasuoni migliora la permeabilità della pelle ai farmaci a piccole molecole, ma la maggior parte delle tecniche esistenti per eseguire questo tipo di somministrazione di farmaci richiede attrezzature ingombranti. Il team del MIT voleva sviluppare un modo per eseguire questo tipo di somministrazione transdermica di farmaci con un cerotto leggero e indossabile, che potesse renderlo più facile da usare per varie applicazioni.
Il dispositivo che hanno progettato è costituito da una patch incorporata con diversi trasduttori piezoelettrici a forma di disco, che possono convertire le correnti elettriche in energia meccanica. Ogni disco è inserito in una cavità polimerica che contiene le molecole del farmaco disciolte in una soluzione liquida.
Quando viene applicata una corrente elettrica agli elementi piezoelettrici, questi generano onde di pressione nel fluido, creando bolle che scoppiano contro la pelle. Queste bolle che scoppiano producono microgetti di fluido che possono penetrare attraverso il duro strato esterno della pelle, lo strato corneo.
“Questo funziona aprendo la porta all’utilizzo delle vibrazioni per migliorare la somministrazione di farmaci. Esistono diversi parametri che determinano la generazione di diversi tipi di modelli di forme d’onda. Entrambi gli aspetti meccanici e biologici della somministrazione di farmaci possono essere migliorati da questo nuovo set di strumenti”, afferma Karami.
Il cerotto è realizzato in PDMS, un polimero a base di silicone che può aderire alla pelle senza cerotto. In questo studio, i ricercatori hanno testato il dispositivo fornendo una vitamina B chiamata niacinamide, un ingrediente di molte creme solari e creme idratanti.
Nei test su pelle di maiale, i ricercatori hanno dimostrato che quando hanno somministrato niacinamide utilizzando il cerotto ad ultrasuoni, la quantità di farmaco che è penetrata nella pelle era 26 volte maggiore della quantità che poteva passare attraverso la pelle senza assistenza ultrasonica.
I ricercatori hanno anche confrontato i risultati del loro nuovo dispositivo con il microneedling, una tecnica talvolta utilizzata per la somministrazione transdermica di farmaci, che prevede la perforazione della pelle con aghi in miniatura. I ricercatori hanno scoperto che il loro cerotto era in grado di fornire la stessa quantità di niacinamide in 30 minuti che poteva essere erogata con microaghi per un periodo di sei ore.
Consegna locale nella pelle
Con l’attuale versione del dispositivo, i farmaci possono penetrare per pochi millimetri nella pelle, rendendo questo approccio potenzialmente utile per i farmaci che agiscono localmente all’interno della pelle. Questi potrebbero includere niacinamide o vitamina C, che viene utilizzata per trattare macchie senili o altre macchie scure sulla pelle, o farmaci topici usati per curare le ustioni.
Con ulteriori modifiche per aumentare la profondità di penetrazione, questa tecnica potrebbe essere utilizzata anche per farmaci che devono raggiungere il flusso sanguigno, come caffeina, fentanil o lidocaina. Dagdeviren prevede inoltre che questo tipo di cerotto potrebbe essere utile per fornire ormoni come il progesterone.
Inoltre, i ricercatori stanno ora esplorando la possibilità di impiantare dispositivi simili all’interno del corpo per fornire farmaci per curare il cancro o altre malattie.
I ricercatori stanno anche lavorando per ottimizzare ulteriormente la patch indossabile, nella speranza di testarla presto su volontari umani. Hanno anche in programma di ripetere gli esperimenti di laboratorio che hanno fatto in questo studio, con molecole di farmaci più grandi.
“Dopo aver caratterizzato i profili di penetrazione del farmaco per farmaci molto più grandi, vedremmo quindi quali candidati, come ormoni o insulina, possono essere somministrati utilizzando questa tecnologia, per fornire un’alternativa indolore a coloro che sono attualmente costretti ad autosomministrarsi iniezioni su un ogni giorno”, dice Shah.
Scritto da Anne Trafton
Fonte: Istituto di Tecnologia del Massachussetts
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
