Bu çalışma, araştırmacıların mikrokalıplama olarak da bilinen çözücü döküm yöntemiyle kendi DMAP cihazlarını hazırlayabilmelerini ve temel karakterizasyonu gerçekleştirmelerini sağlayan pratik bir rehber olarak hizmet etmeyi amaçlamaktadır.
Method Article
Bu çalışma, araştırmacıların mikrokalıplama olarak da bilinen çözücü döküm yöntemiyle kendi DMAP cihazlarını hazırlayabilmelerini ve temel karakterizasyonu gerçekleştirmelerini sağlayan pratik bir rehber olarak hizmet etmeyi amaçlamaktadır.
Mikro iğne tabanlı teknoloji, cilt ve transdermal doğum araştırmaları alanında devrim değiştirmiş ve günümüzde ciltten ilaç uygulamanın en basit yaklaşımı olarak kabul edilmektedir. Mikro İğne Dizisi Yamalarının (MAP) başarısı, topikal uygulanan ilaçların girişini engelleyen deri bariyer fonksiyonunu etkisiz hale getirerek tabaka korneum tabakasını ağrısız delme yaparak neytralize edebilme yeteneklerinden kaynaklanır. Çözülen MAP'ler (DMAP'ler), bileşenlerinin biyouyumlulukları, hastaların kendi kendine uygulama olasılığı ve kullanımdan sonra oluşan keskin atıkların olmaması nedeniyle diğer MAP tabanlı cihaz türleri arasında öne çıkar. DMAP'lar genellikle polimerik malzemelerden yapılır ve interstisyel sıvılarla temas ettiğinde cilde yeniden dağılır ve yüklerini serbest bırakır. Tezgah seviyesinde, DMAP'lar genellikle çözücü döküm yöntemiyle üretilir; bu yöntem, istenen MAPs şekli ve uzunluğunda negatif ana kalıpların kullanılmasını içerir ve bu kalıplara ilaç yüklü polimerik dispersiyalar dökülür. Daha sonra, santrifüj kuvveti veya pozitif basınç uygulanarak kalıp boşluklarını doldurmaya zorlanırlar. Kuruduktan sonra DMAP'lar katı hale gelir ve ana kalıplardan soyulur, ayrıca kullanımdan önce rutin olarak çeşitli karakterizasyon çalışmalarından geçerler. Bu testler genellikle DMAP'ların mekanik özelliklerinin incelenmesini, kalıntı su içeriğinin belirlenmesini, cilt yapısına nüfuz etme kapasitesinin ex vivo olduğunu, ilaç salınım performansını ve biyouyumlulukun in vitro değerlendirmesini içerir.
Farmakolojik olarak aktif maddelerin deriden ve deriye topikal ve transdermal uygulanması, oral ilaç uygulamasına umut verici bir alternatif olarak kabul edilse de, stratum korneum tabakasının doğal cilt bariyer fonksiyonu nedeniyle önemli zorluklar yaratmaktadır. Bu sınırlama özellikle büyük molekülleri, özellikle molekül ağırlığı >500 Da1 olanları etkiler. Ayrıca, belirgin hidrofilik veya lipofilisite gibi belirli fizikokimyasal özelliklere sahip diğer moleküllerin derisi üzerinden pasif difüzyon da kısıtlıdır. Bu engeli aşmak için iyotoforez, sonoforez, elektroporasyon, kimyasal artırıcı maddelerin kullanımı, termal yöntemler ve nano boyutlu sistemler gibi çeşitli teknolojik stratejiler önerilmiştir. Bununla birlikte, Microneedle Array Patches (MAP'ler) birkaç avantajıyla öne çıkar: stratum korneum fonksiyonunu etkisiz hale getirmede aşırı verimlilik, maliyet verimliliği, hastalar için ağrısız bir deneyim ve tıbbi personele ihtiyaç duymadan kendi kendine uygulamaimkanı 2.
MAP'ler, tabaka korneum tabakasını delen ve epidermal bariyeri aşan mikro boyutlu iğne benzeri çıkıntılar içeren cihazlardır. Literatürde birkaç MAP türü tanımlanmıştır: katı, kaplanmış, çözünen, şişmiş ve içi boş MAP'ler. Çözünen MAP'ler (DMAP'lar), suda çözünen polimerik malzemelerden oluşur ve "dürtme ve bırak" stratejisini kullanır; bu da ekstra ilginç özelliklerini açıklar. Özellikle, interstisyel sıvılarla temas ettiklerinde cilt yapısına girdiğinde çözünür ve içeriğini serbest bırakırlar. Katı MAP'lerin uyguladığı "dürtme ve yama" stratejisiyle karşılaştırıldığında, bu stratejiler, cilt yapısı içinde mikrokanallar oluşturmak için kullanılır ve ardından topikal olarak uygulananformülasyon 3,4'ün geçişini sağlar; "dürtme ve bırak" yaklaşımı, mikrokanalların açık kaldığı süreye tabi tutulmaz. "Dürt-akış" stratejisi, mimarisi çok daha karmaşık ve üretimi zor olan boş MAP'lerin hazırlanmasını gerektirir. DMAP'ların bir diğer avantajı, uygulamadan sonra keskin atık üretmemeleridir; bu da iğne sapı yaralanmaları ve biyolojik kontaminasyon riskini azaltır. Ayrıca, basit ve minimal invaziv uygulamaları, hastaların potansiyel kendi kendine yönetimini sağlar ve kaynakları sınırlı veya coğrafi olarak uzak alanlarda, eğitimli sağlık personeline, tıbbi altyapıya ve güvenli keskin bertaraf sistemlerine erişimin sınırlı olduğu yerlerde kullanımlarını destekler2. Dermal ve transdermal ilaç dağıtımına odaklanan bilim topluluğu, yukarıda bahsedilen stratejilerin sınırlamalarını aşmak için özellikle DMAP'lara giderek daha fazla MAP'lere yönelmiştir. MAP'ler hakkında ilk yayın 1980'lere dayansa da, teknoloji 2000'lerin başında büyük bir yükseliş yaşadı. O zamandan beri yayın sayısı katlanarak arttı ve günümüzde yaklaşık 500 makaleyeulaştı.
DMAP'lar genellikle solvent-döküm yöntemi veya mikrokalıplamayöntemiyle üretilir 6. Bu üretim tekniği, istenen MAP'lerin şekli ve uzunluğuna sahip negatif ana kalıpların kullanımına dayanır. İlaçlarla veya hatta nanoboyutlu sistemlerle yüklü polimerik dispersyonlar döküldükten sonra, ana kalıbın mikroiğne şeklindeki boşlukları doldurmak için harici bir kuvvet uygulanır. Kuruduktan sonra, DMAP'lar dikkatlice kalıptan çıkarılarak veya ana kalıpı kimyasal bir ajanla çözerek çözülebilir. Bu ana kalıplar farklı malzemelerden yapılır; en yaygın olanı polidimetilsiloksan (PDMS) olup, esnek ve düşük yapışma özelliği sayesinde DMAP'ların kalıptan çıkarılmasını kolaylaştırır. Ana kalıpların hazırlanması genellikle litografik yöntemlerle yapılır; ancak çeşitli şekil, uzunluk ve yoğunlukta mikro iğne kalıbları artık mevcuttur.
Burada, çözücü döküm tekniğiyle DMAP'ların hazırlanması için bir rehber sunulmaktadır. Bu durumda, süreç santrifüj kuvveti veya pozitif basınç uygulanarak gerçekleştirilir. Bu, MAP tabanlı biyomedikal cihazların yüksek maliyetli üretim yöntemlerine verimli maliyetli bir protokol alternatifi sunar ve daha geniş bir araştırmacı grubunun MAP'leri deriyle ilgili araştırma çalışmalarına dahil etmesini sağlar. Ayrıca, in vivo testlerden önceki akademik ve temel araştırma amaçları için temel karakterizasyon iğne uzunluğu ve geometrisi, mekanik sıkıştırmaya direnç, ex vivo yerleştirme performansı, ilaç yüklemesi ve ilaç salınımı, kalıntı su içeriği, stabilite, ex vivo ilaç emilimi ve in vitro güvenlik profilini içerir.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu çalışmada kullanılan reaktifler ve ekipmanlar Malzeme Tablosu'nda listelenmiştir.
1. Santrifüjle Çözünen Mikro İğne Dizilerinin Üretimi
2. Pozitif basınç uygulanarak çözünen mikroiğne dizilerinin üretimi
3. DMAP'ların karakterizasyonu
NOT: Bu adımda, insan ve/veya hayvan derisi dokularının kullanılmasını içeren yöntemler kurumsal yönergelere uygun olarak gerçekleştirildi. Ayrıca, hayvan derisi örneklerinin kullanıldığı yöntemler, hayvan deneyleri için 3Rs ilkesine uygun olarak gerçekleştirilmiştir.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Üretilen DMAP'lar, Şekil 2A'da gösterildiği gibi, mikroiğne benzeri projeksiyonların başarılı bir şekilde oluşturulmasına sahip homojen bir görünüme sahip olmalıdır. Renkli bir yük yalnızca mikro iğne yapısına yüklendiğinde, az miktarda ilaç DMAP'ların temel plakasını uçlardan ilaç taşması veya serbest ilaç polimerik dispersyonu dökmeden önce eksik temizlik nedeniyle kirletebilir. Ancak, iki yapı arasında açık bir fark gözlemlenmektedir. Optik mikroskopi ile...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Burada tanımlanan protokol, DMAP'ların hazırlanmasına izin verir. Ancak, DMAP üretiminde kullanılabilecek çok yönlülük ve geniş polimerik malzeme yelpazesi, farklı özelliklere sahip çözünme cihazlarının üretilmesini sağlar. Sunulan sonuçlar, düşük konsantrasyonda yüksek suda saçılabilir bir polimer olan PVP ile üretilen hızlı çözünen DMAP'lara karşılık gelir. DMAP'ların çözünme süresi, bileşen polimerin yerine koyularak veya konsantrasyonunu değiştirerek kolayca ayarlanabilir. Bu nedenle...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Yazarlar, çıkar çatışması veya ilgili finansal çıkarlar belirtmemektedir.
Bu yayın, MCIN/AEI/10.13039/501100011033 tarafından finanse edilen PID2020-114530GA-I00 hibesinin bir parçasıdır. Şekil 1'deki illüstrasyon, aktif bir lisans altında Biorender.com kullanılarak oluşturulmuştur.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Hücre kültürü 12-kuyu plakası | Yok | Yok | Hiçbir sözü yok. Herhangi bir ticari hücre kültürü 12-kuyu plakası uygundur |
| Santrifüj | Eppendorf | Santrifüj 5810 G | Hücre kültür plakalarına uyarlanabilir başka herhangi bir santrifüjle değiştirilebilir |
| Metilen mavisi | Sigma Aldrich | 66720 | CAS 122965-43-9. Başka herhangi bir boya veya marka ile değiştirilebilir |
| Kili modelleme | Yok | Yok | Hiçbir sözü yok. Herhangi bir ticari modelleme kili uygundur |
| Olefin tipi termoplastik levhalar | Amcor | PM996 | Parafilm M |
| Poli (vinil alkol) (PVA) MW: 9-10 kDa | Sigma Aldrich | 363146 | CAS 9002-89-5. Başka bir marka tarafından değiştirilebilir |
| Poli (vinil pirolidon) (PVP) MW: 40 kDa | Sigma Aldrich | PVP40 | CAS 9003-39-8. Başka bir marka tarafından değiştirilebilir |
| Polidimetilsiloksan (PDMS) kalıpları | Micropoint Teknolojileri | ST-06 | Dizi iğne dağılımı 15 x 15; Yükseklik 600 ve mikro; m; Base 200 & mikro; m; İğne Atışı 500 & mikro metre. Başka bir PDMS kalıbı ile başka bir boşluk şekli ve uzunluğuna sahip herhangi bir kalıbla değiştirilebilir |
| Basınç Tankı | Protrima | AT-10HT | 4 bar basıncı destekleyen başka herhangi bir basınç tankı ile değiştirilebilir |
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