يهدف العمل الحالي إلى أن يكون دليلا عمليا يمكن الباحثين من إعداد أجهزتهم الخاصة باستخدام طريقة الصب بالمذيبات، المعروفة أيضا باسم التشكيل الدقيق، وإجراء توصيف أساسي.
Method Article
يهدف العمل الحالي إلى أن يكون دليلا عمليا يمكن الباحثين من إعداد أجهزتهم الخاصة باستخدام طريقة الصب بالمذيبات، المعروفة أيضا باسم التشكيل الدقيق، وإجراء توصيف أساسي.
لقد أحدثت تقنية الإبر الدقيقة ثورة في مجال أبحاث الجلد والتوصيل عبر الجلد، وتعتبر اليوم الطريقة الأكثر سهولة لإعطاء الأدوية عبر الجلد. نجاح رقع مصفوفة الإبر الدقيقة (MAPs) يعود بشكل رئيسي إلى قدرتها على إبطال وظيفة الحاجز الجلدي الذي يمنع دخول الأدوية الموضعية عن طريق ثقب طبقة القرنية الطبقية بدون ألم. تتميز أجهزة MAP الذائبة (DMAPs) بين أنواع الأجهزة الأخرى المعتمدة على MAPs بسبب التوافق الحيوي لموادها المكونة، وإمكانية الإدارة الذاتية من قبل المرضى، وغياب النفايات الحادة الناتجة بعد الاستخدام. عادة ما تصنع DMAPs من مواد بوليمرية تعيد التشتت عند إدخالها في الجلد عند ملامسها للسوائل البينية، مما يطلق حمولتها. على مستوى البنش، عادة ما يتم تصنيع DMAPs باستخدام طريقة الصب بالمذيبات، والتي تتضمن استخدام قوالب رئيسية سالبة بنفس الشكل والطول المطلوب، والتي تصب عليها تشتتات بوليمرية محملة بالأدوية. يجبرون بعد ذلك على ملء تجاويف القالب بتطبيق قوة طرد مركزي أو ضغط إيجابي. بعد التجفيف، تصبح DMAPs صلبة ويتم تقشيرها من القوالب الرئيسية، وتخضع بانتظام لدراسات توصيف مختلفة قبل الاستخدام. عادة ما تشمل هذه الاختبارات دراسة الخصائص الميكانيكية ل DMAPs، وتحديد محتوى الماء المتبقي، وقدرة خارج الجسم على اختراق بنية الجلد، وأداء إطلاق الدواء، وتقييم التوافق الحيوي في المختبر .
على الرغم من أن الإعطاء الموضعي وعبر الجلد للمواد الفعالة دوائيا عبر الجلد وداخله يعتبر بديلا واعدا لإعطاء الأدوية الفموية، إلا أنه يمثل تحديات كبيرة بسبب وظيفة الحاجز الجلدي الطبيعية التي تمارسها طبقة الطبقات القرنية . يؤثر هذا القيد بشكل خاص على الجزيئات الكبيرة، خاصة تلك التي يبلغ وزنها الجزيئي >500 دالتون1. بالإضافة إلى ذلك، فإن الانتشار السلبي عبر الجلد لجزيئات أخرى ذات خصائص فيزيائية-كيميائية محددة، مثل الهيدروفيليتي الملحوظة أو حب الدهون، مقيد أيضا. تم اقتراح استراتيجيات تكنولوجية مختلفة لتجاوز هذا الحاجز، بما في ذلك الرعب الأيوني، والسونوفوريس، والتقميم الكهربائي، واستخدام المعززات الكيميائية، والأساليب الحرارية، والأنظمة النانوية. ومع ذلك، تتميز لصقات مصفوفة الإبر الدقيقة (MAPs) بعدة فوائد: الكفاءة العالية في إبطال وظيفة القرنية الطبقية ، الفعالية من حيث التكلفة، تجربة سهلة للمرضى، وإمكانية الإعطاء الذاتي دون الحاجة إلى طاقم طبي2.
MAPs هي أجهزة تحتوي على بروزات شبيهة بالإبرة بحجم دقيق تخترق طبقة القرنية الطبقية وتتجاوز حاجز البشرة. تم وصف عدة أنواع من MAPs في الأدبيات، وهي: MAPs الصلبة، المغطاة، المذابة، التورم، وMAPs المجوفة. تتكون أجهزة MAP المذوبة (DMAPs) من مواد بوليمرية قابلة للذوبان في الماء وتستخدم استراتيجية "الوخز والإطلاق"، مما يفسر ميزاتها المثيرة للاهتمام. وبشكل خاص، تذوب عند إدخالها في بنية الجلد عند ملامستها للسوائل البينية، مما يطلق محتواها. بالمقارنة مع استراتيجية "الوخز والرقعة" التي تتبعها MAPs الصلبة، حيث تستخدم لإنشاء قنوات دقيقة داخل بنية الجلد تسمح بمرور تركيبة موضعية تطبق لاحقا 3,4، فإن طريقة "الوخز والإفراج" لا تخضع للوقت الذي تبقى فيه القنوات الدقيقة مفتوحة. تتطلب استراتيجية "الحفر والتدفق" إعداد MAPs جوفاء، والتي تكون بنيتها أكثر تعقيدا وصعوبة في التصنيع. ميزة إضافية لأنظمة DMAP هي أنها لا تولد نفايات حادة بعد التطبيق، مما يقلل من خطر إصابات الإبر والتلوث البيولوجي. علاوة على ذلك، فإن تطبيقها البسيط وقليل التوغل يمكن من إدارة المرضى الذاتية المحتملة، مما يدعم استخدامها في بيئات محدودة الموارد أو جغرافيا النائية حيث يكون الوصول إلى الكوادر الصحية المدربة، والبنية التحتية الطبية، وأنظمة التخلص من القطع الآمنةمحدودا 2. وقد اتجه المجتمع العلمي الذي ركز على توصيل الأدوية الجلدية وعبر الجلد بشكل متزايد إلى تقنيات MAPs، وخاصة DMAPs، لتجاوز قيود الاستراتيجيات المذكورة أعلاه. على الرغم من أن أول نشر عن MAPs يعود إلى الثمانينيات، إلا أن التقنية شهدت طفرة كبيرة في أوائل العقد الأول من الألفية الثانية. منذ ذلك الحين، نما عدد المنشورات بشكل هائل، ليصل إلى حوالي 500 مقال سنويا - الآن5.
عادة ما يتم تصنيع DMAPs بطريقة الصب بالمذيب أو التشكيل الدقيق6. تعتمد هذه التقنية على استخدام قوالب رئيسية سلبية بنفس شكل وطول MAP المرغوبين. بعد صب التشتتات البوليمرية المحملة بالأدوية أو حتى الأنظمة النانوية، يتم تطبيق قوة خارجية لملء تجاويف القالب الرئيسي على شكل إبرة دقيقة. بعد التجفيف، يمكن إزالة القوالب بعناية عن طريق تقشيرها أو إذابة القالب الرئيسي بعامل كيميائي. تصنع هذه القوالب الرئيسية من مواد مختلفة، ويعد البولي ديميثيل سيلوكسان (PDMS) الأكثر شيوعا، بفضل مرونته وانخفاض التصاقه الذي يسهل إزالة القوالب من DMAPs. عادة ما يتم إعداد القوالب الرئيسية باستخدام طرق الطباعة الحجرية؛ ومع ذلك، فإن قوالب PDMS التجارية بأشكال وأطوال وكثافات مختلفة من الإبر الدقيقة متوفرة الآن.
هنا، تم تقديم إرشادات لتحضير DMAPs باستخدام تقنية صب المذيبات. في هذه الحالة، تجرى العملية باستخدام قوة طرد مركزي أو تطبيق ضغط موجب. يتيح ذلك بديلا بروتوكولا بتكلفة فعالة لطرق التصنيع عالية التكلفة للأجهزة الطبية الحيوية المعتمدة على MAPs، مما يمكن مجموعة أوسع من الباحثين من دمج MAPs في أبحاثهم المتعلقة بالجلد. بالإضافة إلى ذلك، تشمل التوصيفات الأساسية لأغراض البحث الأكاديمي والأساسي، والتي تسبق اختبار الاختبار في الجسم الحي طول الإبرة وهندستها، المقاومة الميكانيكية للضغط، أداء الإدخال خارج الجسم الحي ، تحميل الدواء وإطلاق الدواء، محتوى الماء المتبقي، الاستقرار، امتصاص الأدوية خارج الجسم ، وملف السلامة في المختبر .
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
الكواشف والمعدات المستخدمة في هذه الدراسة مدرجة في جدول المواد.
1. تصنيع مصفوفات الإبر الدقيقة المذابة عن طريق الطرد المركزي
2. تصنيع مصفوفات الإبر الدقيقة الذائبة عن طريق تطبيق الضغط الإيجابي
3. توصيف DMAPs
ملاحظة: في هذه الخطوة، تم تنفيذ طرق استخدام أنسجة جلد الإنسان و/أو وفقا للإرشادات المؤسسية. بالإضافة إلى ذلك، تم تنفيذ الطرق التي تشمل استخدام عينات جلود وفقا لمبدأ 3Rs للتجارب على.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
يجب أن تشير DMAPs المصنعة إلى مظهر متجانس مع تكوين ناجح لإبراز شبيهة بالإبر الدقيقة، كما هو موضح في الشكل 2A. عندما يتم تحميل حمولة ملونة فقط في هيكل الإبرة الدقيقة، يمكن لكمية صغيرة من الدواء أن تلوث قاعدة DMAPs بسبب فيضان الدواء من الأطراف أو عدم التنظيف الناقص قبل صب التشتت البوليمري الحر. ومع ذلك، يلاحظ فرق واضح بين الهيكلين. عند رؤيتها بالمجهر البصري، يجب أن تظهر الإبرازات الشبيهة بالإبر الدقيقة أطراف حادة دون تشوه (الشكل 2B
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
يسمح البروتوكول الموضح هنا بتحضير DMAPs. ومع ذلك، فإن تعدد استخدامات المواد البوليمرية وتنوع المواد البوليمرية التي يمكن استخدامها في تصنيع DMAPs تسمح بإنتاج أجهزة ذوبان بميزات مختلفة. النتائج المقدمة تتوافق مع DMAPs سريعة الذوبان، حيث تم إنتاجها باستخدام PVP، وهو بوليمر عالي القابلية للتشتت بالماء بتركيز منخفض. يمكن ضبط وقت ذوبان DMAPs بسهولة ببساطة عن طريق استبدال البوليمر المكون أو تغيير تركيزه. لذلك، يشكل اختيار المواد خطوة حاسمة في عملية التصنيع، ويجب على المستخدمين اختيارها بحكمة و...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
يصرح المؤلفون بعدم وجود تضارب مصالح أو مصالح مالية ذات صلة.
هذا المنشور جزء من المنحة PID2020-114530GA-I00 الممولة من MCIN/AEI/10.13039/501100011033. تم إنشاء الرسم التوضيحي في الشكل 1 باستخدام Biorender.com بموجب ترخيص نشط.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| صفيحة زراعة الخلايا ذات 12 بئر | لا يوجد | لا يوجد | لا توجد مواصفات. أي لوحة زراعة خلايا تجارية ذات 12 بئر مناسبة |
| الطرد المركزي | إبندورف | الطرد المركزي 5810 G | قابلة للاستبدال بأي جهاز طرد مركزي آخر قادر على التكيف مع ألواح زراعة الخلايا |
| ميثيلين بلو | سيغما ألدريتش | 66720 | CAS 122965-43-9. قابلة للاستبدال بأي صبغة أو علامة تجارية أخرى |
| نمذجة الطين | لا يوجد | لا يوجد | لا توجد مواصفات. أي طين نمذجة تجاري مناسب |
| صفائح البلاستيك الحراري من نوع الأوليفين | أمكور | PM996 | بارافيلم إم |
| البولي (كحول الفينيل) (PVA) ميغاواط: 9-10 كيلو دالتون | سيغما ألدريتش | 363146 | CAS 9002-89-5. قابلة للاستبدال بأي علامة تجارية أخرى |
| البولي (فينيل بيروليدون) (PVP) ميغاووات: 40 كيلو دالتون | سيغما ألدريتش | PVP40 | CAS 9003-39-8. قابلة للاستبدال بأي علامة تجارية أخرى |
| قوالب بولي ديميثيل سيلوكسان (PDMS) | تقنيات مايكروبوينت | ST-06 | توزيع إبر المصفوفة 15 × 15؛ الارتفاع 600 وميكرو؛ m; Base 200 وmicro؛ m; إبرة الميل 500 وميكرومتر. يمكن استبداله بأي قالب PDMS آخر بشكل وطول تجويف مختلف |
| خزان الضغط | بروتريما | AT-10HT | يمكن استبداله بأي خزان ضغط آخر يدعم ضغط 4 بار |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission