Method Article

מערך מערך מיקרו-מחטים הממוסס המיוצר בטכניקת יציקת ממס ואפיון חיוני של מכשירים ביומדיים מבוססי מיקרו-מחטים

DOI:

10.3791/69923

January 30th, 2026

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

העבודה הנוכחית שואפת לשמש כמדריך מעשי המאפשר לחוקרים להכין מכשירי DMAP משלהם באמצעות שיטת יציקת הממס, הידועה גם כמיקרו-molding, ולבצע אפיון בסיסי.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

טכנולוגיה מבוססת מיקרו-מחטים חוללה מהפכה בתחום מחקר העור וההובלה הדרמלית ונחשבת כיום לגישה הפשוטה ביותר למתן תרופות דרך העור. הצלחה של מדבקות מערך מחטים (MAPs) נובעת בעיקר מיכולתן לנטרל את תפקוד מחסום העור שמונע כניסת תרופות מקומיות באמצעות פירסינג ללא כאבים בשכבת השכבה הקרנית . MAPs מתמוססים (DMAPs) בולטים בין סוגי מכשירים מבוססי MAPs אחרים בשל הביו-תאימות של החומרים המרכיבים אותם, האפשרות לטיפול עצמי על ידי מטופלים, והיעדר פסולת חדה שנוצרת לאחר השימוש. DMAPs בדרך כלל עשויים מחומרים פולימריים שמתפזרים מחדש בעת החדרה לעור כאשר הם במגע עם נוזלי אינטרסטיאליים, ומשחררים את המטען שלהם. ברמת השולחן, DMAPs מיוצרים בדרך כלל בשיטת יציקה בממס, הכוללת שימוש בתבניות מאסטר שליליות בצורת ובאורך הרצויות של MAP, שעליהן יוצקים פיזורים פולימריים טעונים בתרופות. לאחר מכן הם נאלצים למלא את חללי התבנית באמצעות כוח צנטריפוגלי או לחץ חיובי. לאחר הייבוש, ה-DMAPs הופכים למוצקים ומתקלפים מתבניות המאסטר, והם עוברים באופן שגרתי מחקרי אפיון שונים לפני השימוש. בדיקות אלו כוללות בדרך כלל חקר התכונות המכאניות של DMAPs, קביעת תכולת מים שאריתית, יכולת ex vivo לחדור למבנה העור, ביצועי שחרור תרופות, והערכת תאימות ביולוגית במבחנה .

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

למרות שהזרקה מקומית ודרמלית של חומרים פעילים תרופתית דרך העור ואל תוך העור נחשבת לחלופה מבטיחה למתן תרופות דרך הפה, היא מציבה אתגרים משמעותיים בשל תפקוד מחסום העור הטבעי שמפעילה שכבת השכבה הקרנית . מגבלה זו משפיעה במיוחד על מולקולות גדולות, במיוחד כאלה עם משקל מולקולרי >500 Da1. בנוסף, דיפוזיה פסיבית דרך העור של מולקולות אחרות עם תכונות פיזיקוכימיות ספציפיות, כגון הידרופיליות בולטת או ליפופיליות, מוגבלת גם היא. הוצעו אסטרטגיות טכנולוגיות שונות כדי להתגבר על מחסום זה, כולל יונטופורזה, סונופורזה, אלקטרופורציה, שימוש במגברים כימיים, שיטות תרמיות ומערכות ננומטריות. עם זאת, מדבקות מערך מיקרונידל (MAPs) בולטות ביניהן בזכות מספר יתרונות: יעילות גבוהה בביטול תפקוד השכבה הקרנית , חסכוניות, חוויה קלה למטופלים, ואפשרות לטיפול עצמי ללא צורך בצוות רפואי2.

MAPs הם מכשירים המכילים בליטות דמויות מחט בגודל מיקרו החודרות את שכבת השכבה הקרנית ועוקפות את המחסום האפידרמלי. מספר סוגי MAPs מתוארים בספרות, וביניהם: MAPs מוצקים, מצופים, מתמוססים, מתנפחים ו-MAPs חלולים. MAPs מתמוססים (DMAPs) מורכבים מחומרים פולימריים מסיסים במים ומשתמשים באסטרטגיית "דקירה ושחרור", שמסבירה את התכונות המעניינות שלהם. במיוחד, הם מתמוססים בעת החדרה למבנה העור כאשר הם במגע עם נוזלים אינטרסטיציאליים, ומשחררים את תכולתם. בהשוואה לאסטרטגיית "דקירה וטלאי" שמבוצעת על ידי MAPs מוצקים, שבה הם משמשים ליצירת מיקרו-תעלות בתוך מבנה העור שמאפשרות מעבר של נוסחה 3,4 שהוחלת לאחר מכן מקומית, שיטת "דקירה ושחרור" אינה כפופה לזמן שבו מיקרו-תעלות נשארות פתוחות. אסטרטגיית "דקירה וזרימה" דורשת הכנת MAPs חלולים, שהארכיטקטורה שלהם מורכבת וקשה בהרבה לייצור. יתרון נוסף של DMAPs הוא שהם אינם מייצרים פסולת חדה לאחר היישום, ובכך מפחיתים את הסיכון לפציעות ממחטים וזיהום ביולוגי. יתרה מזאת, היישום הפשוט והמינימלי הפולשני שלהם מאפשר ניהול עצמי פוטנציאלי על ידי מטופלים, ותומך בשימוש בהם בסביבות מוגבלות משאבים או מרוחקות גאוגרפית שבהן הגישה לצוותי בריאות מיומנים, תשתיות רפואיות ומערכות סילוק טירוניותבטוחות מוגבלת. הקהילה המדעית המתמקדת בהעברת תרופות דרמליות וטרנסדרמליות פנתה יותר ויותר לטכנולוגיית MAPs, במיוחד DMAPs, כדי להתגבר על מגבלות האסטרטגיות שהוזכרו. למרות שהפרסום הראשון על MAPs מתוארך לשנות ה-80, הטכנולוגיה חוותה פריחה משמעותית בתחילת שנות ה-2000. מאז, מספר הפרסומים גדל באופן אקספוננציאלי, והגיע לכ-500 מאמרים בשנה. כיום5.

DMAPs מיוצרים בדרך כלל בשיטת יציקה בממס או מיקרו-molding6. טכניקת ייצור זו מבוססת על שימוש בתבניות מאסטר שליליות בצורת ובאורך הרצוי של ה-MAP. לאחר יציקת פיזורים פולימריים טעונים בתרופות או אפילו במערכות ננומטריות, מופעל כוח חיצוני למלא את החללים בצורת מחט מיקרו בתבנית הראשית. לאחר הייבוש, ניתן להסיר את התבנית בזהירות על ידי קילוף או המסה של התבנית הראשית באמצעות חומר כימי. תבניות מאסטר אלו עשויות מחומרים שונים, כאשר פולידימתילסילוקסן (PDMS) הוא הנפוץ ביותר, בזכות גמישותו וההידבקות הנמוכה, המקלה על פירוק ה-DMAPs. הכנת תבניות מאסטר מתבצעת בדרך כלל בשיטות ליתוגרפיות; עם זאת, תבניות PDMS מסחריות בצורות, אורכים וצפיפויות שונות של מחטים מיקרו זמינות כיום.

כאן מסופקת הנחיות להכנת DMAPs באמצעות טכניקת יציקת ממס. במקרה זה, התהליך מתבצע באמצעות כוח צנטריפוגלי או הפעלת לחץ חיובי. דבר זה מאפשר חלופה פרוטוקולית יעילה בעלות גבוהה לשיטות ייצור יקרות של מכשירים ביורפואיים מבוססי MAPs, ומאפשר לקבוצה רחבה יותר של חוקרים לשלב MAPs בעבודתם המחקרית בתחום העור. בנוסף, האפיון החיוני למטרות מחקר אקדמיות ובסיסיות שקדם לבדיקות in vivo כולל אורך המחט והגיאומטריה, עמידות מכנית לדחיסה, ביצועי החדרה מחוץ לחיים , טעינת תרופות ושחרור תרופות, תכולת מים שארית, יציבות, ספיגת תרופות מחוץ לחיים ופרופיל בטיחות במבחנה .

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

החומרים והציוד ששימשו במחקר זה מופיעים בטבלת החומרים.

1. ייצור מערכי מחטים מיקרו-נמסים באמצעות צנטריפוגה

  1. הכינו את הפיזור הקולואידי המימי של החומרים המרכיבים את DMAPs על ידי המסה בכמות מתאימה של מים וערבוב נמרץ. בהתאם לפולימרים והריכוז שנבחרו, זמן הפיזור עשוי להשתנות. אם צריך, חממו את המים במידה מתונה (40-45 מעלות צלזיוס) כדי להקל על פיזור הפולימר.
    הערה: הפולימרים הנפוצים ביותר להכנת DMAPs הם פולי (ויניל פירולידון) (PVP), קראיה גאם, חומצה היאלורונית (HA), פוליאמור (מתיל ויניל את'ר אלט-מאלית חומצה) (PMVE-MA), פוליאמור (אלכוהול ויניל) (PVA), קרבוקסימתיל צלולוז (CMC), כיטוזן ועוד, אך ניתן להשתמש בכל חומר מסיס במים אחר עם תכונות אופטימליות. ברוב הנוסחאות, ריכוז העבודה הטיפוסי נע בין 5% ל-30% ברוחב/לב. ריכוזים נמוכים בדרך כלל מייצרים DMAPs המתמוססים במהירות, בעוד שריכוזים גבוהים יותר מניבים מכשירים מתמוססים לאט. עם זאת, יש לקבוע את הריכוז האופטימלי אמפירית על ידי הכנת אב-טיפוס DMAP שונים, שכן זה תלוי במשקל המולקולרי של הפולימר, בצמיגות ובתכונות המכאניות הרצויות של המחטים.
  2. אפשר לפולימרים לערבב מינימום במהלך הלילה כדי להשיג פיזור מלא, תוך הסרת בועות האוויר.
  3. צנטריפוגה את הפיזור הפולימרי אם בועות האוויר נמשכות (1000 x גרם; 5 דקות; 25 מעלות צלזיוס).
  4. הוסף את המטען (תרופה או חלקיק בגודל ננו) בריכוז הרצוי וערבב במידה מתונה עד שהוא הומוגני ללא הוספת בועות אוויר חדשות.
  5. השליכו תבניות PDMS ללוחות של 12 בארות. לשם כך, הכניסו את התבניות לבארות עם חימר דגם, מלט דנטלי או חומר דומה.
  6. יצוק 50 מיקרוליטר של תערובת פולימרית טעונה על תבניות וצנטריפוגה של PDMS (3000 x גרם; 5 דקות; 25 מעלות צלזיוס). לאחר מכן, סובבים את הלוחות ב-180°, וחזרו על תהליך הצנטריפוגה כדי להבטיח מילוי כל החללים הדמויי מחטים.
  7. הסר בזהירות את עודפי הפיזור הפולימרי הטעון בתרופות. השתמש בפיפטה כדי להעביר את הפיזור הפולימרי אם הוא נוזלי; השתמש במרית אם היא מאוד צמיגית.
  8. חזרו על תהליך הצנטריפוגה הכפולה (שלב 1.6) כדי להחזיר לתבנית כל פיזור פולימרי טעון בתרופות שעשוי היה לעלות על גדותיו בשלב הקודם.
  9. ייבשו את הפיזור הפולימרי הטעון בתרופות בתבניות תחת ואקום (600 מ"בר; 30 דקות; 25 מעלות צלזיוס).
  10. חזרו על הפרוטוקול לפחות פעמיים משלב 1.6-1.9 כדי להבטיח מילוי נכון של תבניות המאסטר בפיזור פולימרי טעון תרופות.
    הערה: הכוח הצנטריפוגלי יכול להיות מופחת בהדרגה באמצעות 500 x g (25 °C) בכל חזרה.
  11. הכינו פיזור פולימרי מרוכז מאוד, ללא תרופה ליצירת לוח הבסיס של מכשיר DMAPs. זה יבטיח שהתרופה הנמצאת בפיזור הממולא בחללי העובש לא תזרום חזרה ללוח הבסיס.
  12. יצוק 50 מיקרוליטר של פיזור פולימרי חופשי על תבניות PDMS ומתפשט בצנטריפוגה פעמיים, כולל לוחות אמצע, בסיבוב של 180° (500 x גרם; 5 דקות; 25 מעלות צלזיוס; 2x). לאחר הצנטריפוגה, מוסיפים 100 מיקרו-ליטר של הפיזור לכל תבנית, ואחר כך מוסיפים 50 מיקרו-ליטר נוספים לפלטת הבסיס לאחר 12 שעות.
  13. השאירו את ה-DMAPs בתבניות ה-PDMS לייבוש במשך 3-5 ימים בטמפרטורת החדר במייבש יבש.
  14. הסר בזהירות את ה-DMAPs מ-PDMS עם מלקחיים או קילף אותם עם סרט סלולוז סקוטי (איור 1).
  15. אפיין את ה-DMAPs המיוצרים (ראו שלב 3).

2. ייצור מערכי מחטים מיקרו-נמסים על ידי הפעלת לחץ חיובי

  1. המשיכו בדומה לתיאור בסעיף הקודם עד שלב 1.5.
  2. יצוק 150 מיקרוליטר של תערובת פולימרית טעונה בתרופות על תבניות ה-PDMS ומניח אותן במיכל לחץ.
  3. מלא את מיכל הלחץ באוויר עד שהוא מגיע ללחץ של 3-4 בר למשך לפחות 15 דקות.
  4. הסר בזהירות את עודפי הפיזור הפולימרי הטעון בתרופות. לשם כך, אם הפיזור הפולימרי הוא נוזלי, השתמש בפיפטה, ואם היא צמיגה במידה ניכרת, יש להסיר אותה עם מרית.
  5. הפעלת לחץ חוזר (שלבים 2.2-2.3) כדי להחזיר לתבנית כל פיזור פולימרי טעון בתרופות שעשוי היה לעלות על גדותיו בשלב הקודם.
  6. ייבשו את הפיזור הפולימרי הטעון בתרופות בתבניות תחת ואקום (600 מ"בר; 30 דקות; 25 מעלות צלזיוס).
  7. הכינו פיזור פולימרי מרוכז מאוד, ללא תרופה ליצירת לוח הבסיס של מכשיר DMAPs. זה יבטיח שהתרופה הנמצאת בפיזור הממולא בחללי העובש לא תזרום חזרה ללוח הבסיס.
  8. יצוק 0.2 גרם של פיזור פולימרי חופשי על תבניות PDMS והפעל לחץ חיובי, כפי שמתואר בשלב 2.3.
  9. המשיכו בדומה לתיאור בסעיף הקודם משלב 1.13.

3. אפיון של DMAPs

הערה: בשלב זה בוצעו שיטות לשימוש ברקמות עור של אדם ו/או בעלי חיים בהתאם להנחיות המוסדיות. בנוסף, השיטות לשימוש בדגימות עור של בעלי חיים בוצעו בהתאם לעקרון 3Rs לניסויים בבעלי חיים.

  1. המחישו את ה-DMAPs באמצעות מיקרו-מצלמה עם הגדלה מתאימה להבחנה בין ההקרנות הדמויות מחט7.
    הערה: אם הם טעונו בתרופה או צבע צבעוני, יש להבחין בצבע שונה בין הקצוות לפלטת הבסיס.
  2. חבר את ה-DMAPs למכשיר תמיכה והמחיש את המורפולוגיה והאורך של הקרנות דמויות מיקרו-מחט באמצעות מיקרוסקופיה אופטית. יש להבחין במבנה קצה חד. הקלט את אורך ההקרנות הדמויות מחט עם התוכנה המתאימה למיקרוסקופ האופטי שלך.
    הערה: כדי למדוד את אורך המחט במיקרוסקופיה אופטית, יש להציג MAPs בניצב למטרות. מדידות אורך וצורת ההטלות דמויות מחט חייבות להיות מאומתות באמצעות מיקרוסקופיית אלקטרונים סורקת.
  3. הערך את התכונות המכניות של DMAPs כלפי עיוות המחטים המיקרו-מחטיות לאחר דחיסה למשטח מוצק. לשם כך, הניחו את מכשיר ה-DMAPs במכשיר DMAPs מסחרי ודחסו אותו על משטח שטוח מפלדת אל-חלד למשך 30 שניות. לאחר הדחיסה, יש לתעד את אורך ההקרנות המיקרו-מחטים ולחשב את אחוז העיוות על ידי השוואה לאורך ההתחלתי לפי המשוואההבאה 7:
    figure-protocol-1
    כאשר ho ו-h f מייצגים את אורך המיקרו-מחטים לפני ואחרי הדחיסה, בהתאמה.
    הערה: אם זמין, השימוש במנתח טקסטורה מאחד את כוח הדחיסה. במקרה כזה, כוח של 32 ניוטון למערך מחקה את הכוח הממוצע של האגודל שהמטופלים מפעילים כאשר הם מנהלים את מכשירי DMAP בעצמם.
  4. קבעו את יכולת ההחדרה הראשונית של DMAPs באמצעות שיטת עור מלאכותי חלופית המבוססת על יריעות תרמופלסטיות מחומר מסוג אולפין8. לשם כך, דחסו את מכשיר ה-DMAPs על שמונה גיליונות קשורים בהתאם לתנאים המתוארים בשלב 3.4. מספר החורים שנוצרים בכל שכבה נצפה במיקרוסקופ אופטי או באמצעות מצלמת מיקרוסקופ, ואחוז החדירה בעומקים שונים מחושב.
    הערה: יריעות תרמופלסטיות מסחריות בדרך כלל מציגות עובי של 127 מיקרון.
  5. קבעו את קיבולת ההחדרה מחוץ לחיים של DMAPs באמצעות עצירת עור אדם, חזיר או מכרסמים שנכרתו בעבר וגזרו בקפידה. נקה את העור עם מים רבים על ידי השרייה של 1-2 דקות במים ואז מניח אותו על חומר קצף עטוף בנייר אלומיניום כשצד השכבה הקרנית פונה כלפי מעלה.
    1. המשך בהחדרה בתנאים המתוארים בשלב 3.4. השאירו את ה-DMAPs מוכנסים לעור עד שהמסה המיקרו-מחט תתמוסס. אם DMAPs נטענים בצבע או תרופה צבעונית, צבע הצדדים הפנימיים והחיצוניים של העור מגלה הכנסה מוצלחת של DMAPs9. בנוסף, ניתן לצפות במיקרו-תעלות באמצעות ניתוח היסטולוגי של חלקי העור7.
      הערה: שלב זה, הכולל עור אדם או בעל חיים אקס ויבו , בוצע בהתאם להנחיות ולאישור ועדת האתיקה למחקר בבני אדם ובעלי חיים של אוניברסיטת ולנסיה. הסכמה מדעת התקבלה כאשר היה רלוונטי, וכל הניסויים עמדו בסטנדרטים אתיים מוסדיים ואירופאיים לשימוש ברקמות אנושיות ובעלי חיים במחקר ביו-רפואי.
  6. קבעו את תכולת המים השארית באמצעות ניתוח תרמוגרבימטרי. ירידה במשקל שנצפתה עד 100-110 מעלות צלזיוס מיוחסת לשאריית המים10.
    הערה: בהתאם למקור הספרות, תכולת המים המקסימלית המותרת היא 5%-10% מהמשקל הכולל כדי להבטיח ייבוש מיטבי של DMAPs.
  7. כימות את טעינת המטען על ידי הטבלת ה-DMAPs ב-5-10 מ"ל מים (או לחלופין, מדיום שחרור מימי מתאים לתרופה המנותחת) בטמפרטורה של 32-37 מעלות צלזיוס וכימות כמות המטען באמצעות שיטה אנליטית מיטבית.
    הערה: ספקטרופוטומטריית UV-Vis משמשת בדרך כלל לניתוח מולקולות קטנות. עבור תרכובות עם מגבלות גילוי וכימות נמוכות, מומלץ מאוד להשתמש בכרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים (HPLC) בשילוב עם UV-Vis, פלואורסצנציה או זיהוי אלקטרוכימי. ניתן להשתמש ב-HPLC בשילוב עם ספקטרומטריית מסה כאשר נדרשות רגישות וספציפיות יוצאות דופן. הקביעה האנליטית של מטעני חלבון ונוגדנים מתבצעת בדרך כלל באמצעות בדיקות חומצה ביצינכונינית (BCA) ואימונואסיות, כגון בדיקת אימונוסורבנט מקושרת באנזים (ELISA) או Western blotting, בהתאמה. פרופילי שחרור התרופות מתקבלים על ידי דגימה (0.2-1 מ"ל) בנקודות זמן קבועות מראש מהמדיה המימית11. לאחר כל נקודת דגימה, הנפח המוחסר מוחלף באותו נפח של מדיום שחרור מחוספס כדי למנוע שגיאות הקשורות לריכוז אוטומטי של דגימות.
  8. הערכו את יציבות ה-DMAPs על ידי חזרה על בדיקות האפיון שהוזכרו לעיל כדי להבטיח שהתכונות של DMAPs נשארות קבועות במהלך תקופת האחסון תחת תנאי האחסון המתוכננים.
    הערה: אם המטען יציב בטמפרטורה, DMAPs מאוחסנים בדרך כלל בטמפרטורת החדר (25 מעלות צלזיוס). עבור רכיבים פעילים רגישים לחום, DMAPs מאוחסנים בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס. יש לשמור על הלחות היחסית מתחת ל-30%. היציבות של DMAPs מנוטרת באופן שגרתי במשך תקופה של שישה חודשים.
  9. קבעו את ההפקדה והספיגה של תרופות ex vivo בעור באמצעות מערכת Franz-diffusion cell (FDC). לשם כך, יש להכין את העור כפי שתואר ולהכניס את ה-DMAPs למבנה העור למשך 30 שניות, כפי שמתואר בשלב 3.6.
    1. לאחר מכן, הדביקו את תא התורם של FDC לעור בכמות מתאימה של ציאנואקרילאט. כאשר הוא מיובש, מחברים את קומפלקס תא תורם העור לתא הקולטן באמצעות מהדקים מתאימים12. לבסוף, יש להמשיך עם פרוטוקול הדגימה כפי שמתואר בתת-סעיף 3.5.
      הערה: שלב זה הכולל עור אדם או חיה אקס ויבו בוצע בהתאם להנחיות ולאישור ועדת האתיקה למחקר אדם ובעלי חיים של אוניברסיטת ולנסיה. הסכמה מדעת התקבלה כאשר היה רלוונטי, וכל הניסויים עמדו בסטנדרטים אתיים מוסדיים ואירופאיים לשימוש ברקמות אנושיות ובעלי חיים במחקר ביו-רפואי. אם DMAPs מתמוססים לאט, יש לקבע אותם לעור באמצעות רצועות דבק כירורגיות כדי למנוע פליטה אוטומטית ממבנה העור.
  10. העריך תאימות ביולוגית במבחנה באמצעות בדיקות פעילות מטבולית, כגון בדיקות מבוססות טטראזוליום ורזזורין, או בדיקות השפעה, כולל בדיקות 5-Bromo-2'-deoxyuridine bromodeoxyuridine (BrdU), בהתאם להוראות היצרן.
    הערה: קווי תאים מועדפים הם קרטינוציטים, פיברובלסטים או מלנוציטים. תאים שאינם נחשפים ל-DMAPs משמשים בדרך כלל כביקורת שלילית, בעוד שתאים שטופלו ב-1% נתרן דודציל סולפט (SDS) משמשים כביקורת חיובית. הערכת תאימות ביולוגית תלויה בפרופיל ההתפרקות של ה-DMAPs. ל-DMAPs המתמוססים במהירות (הממוססים תוך 24 שעות), משתמשים בשיטת חילוץ, שבה המכשיר מומס לפני חשיפה לתא. ל-DMAPs המתמוססים לאט, מופעלת שיטת המגע הישיר, כאשר המכשיר מתווסף ישירות לבארות הזרועים. על פי תקנות ISO 10993 הבינלאומיות, תוצאות קיום התאים >70% נחשבות ללא רעילות.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

DMAPs מיוצרים חייבים לציין מראה הומוגני עם היווצרות מוצלחת של הקרנות דמויות מחט מיקרו, כפי שמוצג באיור 2A. כאשר מטען צבעוני נטען רק לתוך מבנה המיקרו-מחט, כמות קטנה של תרופה עלולה לזהם את פלטת הבסיס של DMAPs עקב גלישת תרופה מהקצוות או ניקוי לא מלא לפני יציקת הפיזור הפולימרי החופשי. עם זאת, נצפה הבדל ברור בין שני המבנים. כאשר מציגים אותן במיקרוסקופיה אופטית, הקרנות דמויות מחט חייבות להציג קצות חדים וללא עיוות (איור 2B). מומלץ מאוד...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הפרוטוקול המתואר כאן מאפשר הכנת DMAPs. עם זאת, הרב-גוניות והמגוון הרחב של חומרים פולימריים שניתן להשתמש בהם לייצור DMAPs מאפשרים ייצור מכשירי המסה עם תכונות שונות. התוצאות המוצגות תואמות ל-DMAPs עם התמוססות מהירה, שכן הן יוצרו עם PVP, פולימר מתפזר מים בריכוז נמוך. זמן ההתמוססות של DMAPs ניתן לכיוון בקלות על ידי החלפת הפולימר המרכיב או שינוי ריכוזו. לכן, בחירת חומרים מהווה שלב קריטי בתהליך הייצור, ועל המשתמשים לבחור אותם בחוכמה בהתאם להיגיון ולמטרת המכשיר שפותח.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים מצהירים שאין ניגודי עניינים או אינטרסים פיננסיים רלוונטיים.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פרסום זה הוא חלק מהמענק PID2020-114530GA-I00 הממומן על ידי MCIN/AEI/10.13039/501100011033. האיור באיור 1 נוצר באמצעות Biorender.com תחת רישיון פעיל.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
תרבית תאים עם פלטת 12 בארותלא זמיןלא זמיןאין מפרטים. כל פלטת תרבית תאים מסחרית עם 12 בארות מתאימה
צנטריפוגהאפנדורףצנטריפוגה 5810 Gניתן להחלפה על ידי כל צנטריפוגה אחרת המותאמת ללוחות תרבית תאים
מתילן כחולסיגמא אולדריץ'66720CAS 122965-43-9. ניתן להחלפה בכל צבע או מותג אחר
חימר מודללא זמיןלא זמיןאין מפרטים. כל חימר מודל מסחרי מתאים
יריעות תרמופלסטיות מסוג אולפיןאמקורPM996פאראפילם M
פולי (אלכוהול ויניל) (PVA) MW: 9-10 kDaסיגמא אולדריץ'363146CAS 9002-89-5. ניתן להחלפה על ידי כל מותג אחר
פולי (ויניל פירולידון) (PVP) MW: 40 קילו-דלטוןסיגמא אולדריץ'PVP40CAS 9003-39-8. ניתן להחלפה על ידי כל מותג אחר
תבניות פולידימתילסילוקסן (PDMS)מיקרופוינט טכנולוגיותST-06התפלגות מחטים במערך 15 על 15; גובה 600 ומיקרו; m; בסיס 200 ומיקרו; m; Needle Pitch 500 ומיקרומטר. ניתן להחלפה על ידי כל תבנית PDMS אחרת עם צורת חלל ואורך אחרים
מיכל לחץפרוטרימהAT-10HTניתן להחלפה על ידי כל מיכל לחץ אחר התומך בלחץ של 4 בר

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Bos, J. D., Meinardi, M. M. H. M. The 500 Dalton rule for the skin penetration of chemical compounds and drugs. Exp Dermatol. 9 (3), 165-169 (2000).
  2. Guillot, A. J., et al. Microneedle-based delivery: An overview of current applications and trends. Pharmaceutics. 12 (6), 569(2020).
  3. Guillot, A. J. Exploration of microneedle-assisted skin delivery of cyanocobalamin formulated in ultraflexible lipid vesicles. Eur J Pharm Biopharm. S0939-6411 (22), 00138-00142 (2022).
  4. Kalluri, H., Banga, A. K. Formation and closure of microchannels in skin following microporation. Pharm Res. 28 (1), 82-94 (2011).
  5. Guillot, A. J., Melero, A. (Re)evolution in nanoparticles-loaded microneedle delivery systems: are we getting closer to a clinical translation. Nanomedicine. 20 (10), 1195-1207 (2025).
  6. Guillot, A. J., Martínez-Navarrete, M., Bernabeu-Martínez, J. A., Cordeiro, A. S., Melero, A. Microneedles: Fabrication, characterization and translational potential. , Springer. Singapore. doi: 10.1007/978-981-96-3916-8_1 (2025).
  7. Guillot, A. J., et al. Cyanocobalamin-loaded dissolving microneedles diminish skin inflammation in vivo. J Control Release. 375, 537-551 (2024).
  8. Larrañeta, E. A proposed model membrane and test method for microneedle insertion studies. Int J Pharm. 472 (1), 65-73 (2014).
  9. Martínez-Navarrete, M. Cyclosporin A-loaded dissolving microneedles for dermatitis therapy: Development, characterisation and efficacy in a delayed-type hypersensitivity in vivo model. Drug Deliv Transl Res. 14 (12), 3404-3421 (2024).
  10. Kolluru, C., Gomaa, Y., Prausnitz, M. R. Development of a thermostable microneedle patch for polio vaccination. Drug Deliv Transl Res. 9 (1), 192-203 (2019).
  11. Larrañeta, E. A facile system to evaluate in vitro drug release from dissolving microneedle arrays. Int J Pharm. 497 (1-2), 62-69 (2016).
  12. Martínez-Navarrete, M., et al. Enhanced ex vivo skin retention of bicalutamide using a nano-in-micro composite: drug-loaded lipid vesicles in a dissolving microarray patch. Eur J Pharm Biopharm. 212, 114728(2025).
  13. Mansoor, I., et al. Microneedle-based vaccine delivery: Review of an emerging technology. AAPS PharmSciTech. 23 (4), 1-12 (2022).
  14. Guillot, A. J., Martínez-Navarrete, M., Zinchuk-Mironova, V., Melero, A. Microneedle-assisted transdermal delivery of nanoparticles: Recent insights and prospects. Wiley Interdiscip Rev Nanomed Nanobiotechnol. 15 (4), e1884(2023).
  15. ISO 10993-1:2018. Biological evaluation of medical devices - Part 1: Evaluation and testing within a risk management process. , ISO. https://www.iso.org/standard/68936.html (2025).
  16. ISO/TS 10993-19:2020. Biological evaluation of medical devices - Part 19: Physico-chemical, morphological and topographical characterization of materials. , ISO. https://www.iso.org/standard/75138.html (2025).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Dissolving MicroneedlesMicroneedle Array PatchesSolvent CastingSkin Drug DeliveryPolymeric DispersionMechanical PropertiesEx Vivo SkinFranz Diffusion CellOptical MicroscopyBiomedical Devices

Related Articles