科学家开发出通过皮肤输送更多药物的新方法

Frontier 8月 05, 2020 9.79k 浏览 0

新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）和新加坡科技与研究局（A*STAR）的科学家表明，对小鼠的皮肤施加 “时空压力 “可以创造一种新型药物输送方式。

发表于《科学进展》的一篇论文中，研究人员表明，将两块磁铁聚集在一起，使其捏住皮肤褶皱并施加压力，导致皮肤屏障发生短期变化，尤其是在其表面下方形成“微孔”。

在测试中，他们表明，这些面积约为3微米的微孔使涂在皮肤表面的药物更容易通过皮肤扩散。与没有接受压力治疗的小鼠皮肤相比，具有微孔的药物通过小鼠皮肤的扩散量要大六倍。

领导这项研究的是南大化学与生物医学工程学院的丹尼尔·利奥博士，他说，虽然针头和微针注射会损伤皮肤，但微孔可以为无痛经皮输送药物（如胰岛素）铺平道路。

该研究项目首先受到了传统中医’推拿’疗法的启发，即医生在皮肤和肌肉组织上进行摩擦和施压，然后涂抹外用药膏。

研究团队还进一步的测试了通过小鼠皮肤输送胰岛素的新方法。通过皮肤递送药物可减少皮肤损伤和疼痛。实验结果表明，纳米颗粒和胰岛素能有效地通过小鼠的皮肤输送，分子质量高达20000道尔顿。这是是目前科学文献报道的经皮给药（即通过贴片）的最大质量的40倍，即500道尔顿。

通过时间压力法输送的药物量也与微针贴片的输送量相当–微针贴片是用生物相容性化合物制成的比人的头发宽度还小的几十根针，通常用于长期通过皮肤输送少量药物。

与传统的注射方式相比，传统的注射方式必须穿透皮肤，而且有可能产生低血糖效应–当注射的胰岛素作用速度过快时，患者会感到头晕，而新的方法能够在不破坏皮肤的情况下，随着时间的推移缓慢地输送药物，因此造成的痛苦较小。

在实验中，研究小组还发现，利用他们的方法，观察到皮肤层（表皮）中的细胞 “间隙连接 “数量增加，”紧密连接 “减少。这些连接控制着细胞之间分子的传递量：如果间隙连接的表达量增加，就可以将更多的分子传递过细胞屏障，而紧连接则限制了分子的胞外运动。

在动物实验中，根据药物递送的速度需要，用两块磁铁在小鼠背部皮肤上加压1或5分钟，然后再将磁铁移开，再像乳膏一样局部涂抹药物。

研究小组假设，对于需要较慢或较小剂量递送的药物–1分钟就足够了，而对于需要较快递送的药物，则需要更多的微孔，因此需要5分钟。

然后将药物放置12小时后，再用荧光显微镜对皮肤进行成像，以了解药物穿透皮肤的程度。

研究小组比较了三种类型的皮肤：接受压力治疗的皮肤，没有接受压力治疗的皮肤，以及通过微针输送药物的皮肤。

接受加压治疗的皮肤通过皮肤输送的药物数量与使用微针贴片发现的相似，而未接受加压治疗的皮肤输送的药物明显少得多。还观察到微孔在形成后一天消失，这表明皮肤细胞已经填满了空隙。这种方法可以减轻糖尿病患者每天多次使用传统针头和注射器注射胰岛素的需要。
这个多学科项目得到了新加坡皮肤研究所（SRIS）的支持–该研究所由A*STAR、国家皮肤中心（NSC）和南洋理工大学合作，历时两年，目前仍在继续。

此外，该项目还得到了多个机构的资助，其中包括A*STAR、SRIS和国家医学研究委员会。

该团队通过创新创业公司NTUtive申请了一项压力装置专利，该装置看起来像老虎钳的皮肤压力装置，目前正在进行进一步的实验，以完善药物输送机制。

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