העבודה הנוכחית שואפת לשמש כמדריך מעשי המאפשר לחוקרים להכין מכשירי DMAP משלהם באמצעות שיטת יציקת הממס, הידועה גם כמיקרו-molding, ולבצע אפיון בסיסי.
Method Article
העבודה הנוכחית שואפת לשמש כמדריך מעשי המאפשר לחוקרים להכין מכשירי DMAP משלהם באמצעות שיטת יציקת הממס, הידועה גם כמיקרו-molding, ולבצע אפיון בסיסי.
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 .
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.
החומרים והציוד ששימשו במחקר זה מופיעים בטבלת החומרים.
1. ייצור מערכי מחטים מיקרו-נמסים באמצעות צנטריפוגה
2. ייצור מערכי מחטים מיקרו-נמסים על ידי הפעלת לחץ חיובי
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.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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.
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.
המחברים מצהירים שאין ניגודי עניינים או אינטרסים פיננסיים רלוונטיים.
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.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| תרבית תאים עם פלטת 12 בארות | לא זמין | לא זמין | אין מפרטים. כל פלטת תרבית תאים מסחרית עם 12 בארות מתאימה |
| צנטריפוגה | אפנדורף | צנטריפוגה 5810 G | ניתן להחלפה על ידי כל צנטריפוגה אחרת המותאמת ללוחות תרבית תאים |
| מתילן כחול | סיגמא אולדריץ' | 66720 | CAS 122965-43-9. ניתן להחלפה בכל צבע או מותג אחר |
| חימר מודל | לא זמין | לא זמין | אין מפרטים. כל חימר מודל מסחרי מתאים |
| יריעות תרמופלסטיות מסוג אולפין | אמקור | PM996 | פאראפילם M |
| פולי (אלכוהול ויניל) (PVA) MW: 9-10 kDa | סיגמא אולדריץ' | 363146 | CAS 9002-89-5. ניתן להחלפה על ידי כל מותג אחר |
| פולי (ויניל פירולידון) (PVP) MW: 40 קילו-דלטון | סיגמא אולדריץ' | PVP40 | CAS 9003-39-8. ניתן להחלפה על ידי כל מותג אחר |
| תבניות פולידימתילסילוקסן (PDMS) | מיקרופוינט טכנולוגיות | ST-06 | התפלגות 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 לחץ | פרוטרימה | AT-10HT | ניתן להחלפה על ידי כל מיכל לחץ אחר התומך בלחץ של 4 בר |
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