微針技術(shù)在經(jīng)皮給藥中的應(yīng)用

微針技術(shù)在經(jīng)皮給藥中的應(yīng)用

經(jīng)皮用藥克服了口服給藥的“第一個(gè)副作用”，緩解了胃和肝腎藥物的副作用，從而避免了給藥帶來的疼痛和專業(yè)護(hù)士需要手術(shù)的特殊性，因此，經(jīng)期用藥越來越受到重視。早在1979年，美國(guó)食品及藥物管理局（FDA）批準(zhǔn)的第1個(gè)東莨菪堿貼片上市，就標(biāo)志著透皮給藥研究進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。但是，由于皮膚角質(zhì)層的阻礙，僅有一小部分小分子藥物可以有效通過皮膚進(jìn)入體循環(huán)產(chǎn)生療效，大部分藥物尤其是大分子藥物難以快速、足量地以被動(dòng)方式穿過皮膚角質(zhì)層。為改變這一現(xiàn)狀，各種利用物理方法促進(jìn)經(jīng)皮給藥的新技術(shù)不斷涌現(xiàn),如離子導(dǎo)入、電致孔、微針、超聲導(dǎo)入等，尤其是微針技術(shù)的發(fā)展。1998年HenryS等首次將微針技術(shù)應(yīng)用于透皮給藥領(lǐng)域，使模型藥物鈣黃綠素的皮膚透過率提高了約1000倍，微針透皮技術(shù)迅速成為透皮給藥系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。微針概念和滲透機(jī)制1.針刺促進(jìn)經(jīng)皮滲透和入多層結(jié)構(gòu)皮膚微針（microneedles）是采用微電子機(jī)械工藝技術(shù)(MEMS)制作的，尺寸為微米級(jí)，呈針狀的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。微針材料可以是硅、金屬、聚合物等，主要分為實(shí)心針和空心針兩種，根據(jù)不同針形，給藥方式也有所不同。微針透皮給藥機(jī)制是利用微針刺穿皮膚表皮的角質(zhì)層進(jìn)入皮膚特定深度，形成與皮膚垂直的微小通道，藥物通過該通道可有效促進(jìn)經(jīng)皮滲透和在特定部位的蓄積?？紫榍宓葘?duì)微針刺入皮膚的過程進(jìn)行了研究，利用數(shù)值模擬方法，對(duì)微針刺入皮膚過程進(jìn)行數(shù)值仿真，通過分析發(fā)現(xiàn)微針尖端面積以及微針壁角是微針刺入多層結(jié)構(gòu)皮膚的主要控制參數(shù)，而微針壁厚對(duì)刺入力的影響較小。針灸是通過刺激穴位來達(dá)到治療疾病的目的，《靈樞》云:“灸刺之道，得氣穴為定”，可見針灸作用于穴位才能取得一定的臨床療效，吳煥淦對(duì)針灸和穴位的關(guān)系進(jìn)行了分析，他提出穴位的特性、配伍、得氣與補(bǔ)瀉、刺激方法、刺激量等是影響穴位針灸療效的重要因素。有研究證實(shí)針灸穴位的臨床療效優(yōu)于非經(jīng)非穴，如針刺能有效改善腦梗塞急性期神經(jīng)功能缺損，改善預(yù)后，醒腦開竅組針刺效應(yīng)明顯優(yōu)于非經(jīng)非穴組。而微針只是透過皮膚角質(zhì)層作用于皮膚特定深度，在皮膚上產(chǎn)生微小孔道使得藥物透過量增加，并不作用于經(jīng)穴，所以微針與傳統(tǒng)的針灸是不可同日而語(yǔ)的。經(jīng)皮給藥系統(tǒng)的促滲技術(shù)研究由于經(jīng)皮給藥可以避免肝臟“首過效應(yīng)”而受到廣泛關(guān)注，但是為了克服皮膚角質(zhì)層的屏障作用，不少學(xué)者對(duì)經(jīng)皮給藥系統(tǒng)促滲方法也進(jìn)行了多方面研究。目前，主要的促滲方法有化學(xué)促滲技術(shù)，物理促滲技術(shù)，脂質(zhì)體、水凝膠貼劑、納米粒等新型給藥劑型。將微針技術(shù)與某些新型劑型結(jié)合給藥，可以揚(yáng)長(zhǎng)避短，共同作用，從而提高藥物的透過率。1.微針技術(shù)聯(lián)合脂質(zhì)體脂質(zhì)體是將藥物包封于類脂質(zhì)雙分子層形成的薄膜中間所制成的超微型球狀載體制劑，乙醇脂質(zhì)體即含醇脂質(zhì)體，是一種新型的柔性脂質(zhì)體，其透皮給藥系統(tǒng)是藥劑學(xué)中的新興研究領(lǐng)域。馮蘇云等利用微針技術(shù)結(jié)合乙醇脂質(zhì)體促進(jìn)人酸性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（aFGF）的吸收，將乙醇脂質(zhì)體與微針技術(shù)相結(jié)合，兩種方法共同作用促進(jìn)aFGF有效、大量地透過角質(zhì)層。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，微針+重組人酸性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（rhaFGF）組、微針+rhaFGF乙醇脂質(zhì)體組及皮內(nèi)注射組皮膚組織勻漿液中rhaFGF含量均高于微針+空白脂質(zhì)體組，且微針+rhaFGF乙醇脂質(zhì)體組藥物濃度透過量最大（9058.3±122.4pg/mL），可以初步證明微針技術(shù)與乙醇脂質(zhì)體結(jié)合給藥可以提高藥物的透過率。2.微針預(yù)處理對(duì)青藤堿透皮速率的影響水凝膠貼劑（hydrogelpatch）是以親水性材料為基質(zhì)制成的外用貼敷劑，它與皮膚有著很好的相容性，其富含的水分有利于角質(zhì)層細(xì)胞水化膨脹，從而增強(qiáng)藥物的透皮吸收。將水凝膠貼劑與微針技術(shù)結(jié)合使用，可以大大提高藥物的透過率。甄小龍等將青藤堿水凝膠貼劑在離體小鼠皮膚以不同針形微針預(yù)處理相同時(shí)間、相同針形微針預(yù)處理不同時(shí)間后貼敷青藤堿水凝膠貼劑，用改進(jìn)的Franz擴(kuò)散池研究青藤堿的透過規(guī)律。結(jié)果顯示，100、200μm微針預(yù)處理皮膚后青藤堿透皮速率分別是未經(jīng)微針預(yù)處理的40.7、52.4倍；200μm微針預(yù)處理皮膚7min后青藤堿的透皮速率是未經(jīng)微針預(yù)處理的142.0倍。200μm微針經(jīng)不同的力預(yù)處理后，青藤堿的透皮速率隨著力的增大而增大，當(dāng)力大于5N時(shí)透皮速率趨于平衡。微針與水凝膠貼劑結(jié)合經(jīng)皮給藥時(shí)，透皮速率顯著提高，并且微針針形、預(yù)處理時(shí)間和所受的力對(duì)藥物的經(jīng)皮滲透具有重要影響。納米粒作為經(jīng)皮給藥的方法也是目前的一種研究方向。有學(xué)者研究表明，納米粒增加藥物的透過量并不是因?yàn)槠淇梢源┻^角質(zhì)層，而是通過進(jìn)入毛囊繼而進(jìn)入皮膚，藥物透過量的增加是由于納米粒在皮膚外持續(xù)的藥物釋放增加了藥物濃度引起的。所以，微針技術(shù)能打破角質(zhì)層的阻礙，在皮膚角質(zhì)層上產(chǎn)生微小孔道，使納米粒也能通過角質(zhì)層進(jìn)入皮膚，就能提高藥物的透過率。張瑋等考察了微針陣列對(duì)納米粒經(jīng)皮給藥的促滲作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，微針組表皮中納米粒的滯留量為125.99Lg/cm2,真皮中納米粒的滯留量為55.31Lg/cm2，皮膚中總量為181.30Lg/cm2；對(duì)照組表皮中納米粒的滯留量為42.15Lg/cm2，真皮中納米粒的滯留量為32.76Lg/cm2，皮膚中總量為74.91Lg/cm2。數(shù)據(jù)表明，微針可以增加納米粒在皮膚內(nèi)的滯留量，且可顯著增加納米粒的皮膚內(nèi)遞送量。微針技術(shù)和離子導(dǎo)入法近年來，微針技術(shù)與其他促滲技術(shù)結(jié)合或與促滲劑結(jié)合使用提高透皮速率的方法也受到重視，不少學(xué)者采用結(jié)合技術(shù)增加藥物的經(jīng)皮吸收速率。電穿孔技術(shù)，是指在高電壓脈沖電流作用下皮膚角質(zhì)層形成短暫、可逆的水性孔道而增加藥物滲透的方法。微針作用于皮膚，可穿透皮膚角質(zhì)層，形成事實(shí)上的微小孔道，使藥物從孔道進(jìn)入。將微針技術(shù)與電穿孔技術(shù)聯(lián)合使用可以進(jìn)一步增加藥物的經(jīng)皮吸收效果。YanK等在微針陣列下使用皮膚電穿孔技術(shù)，以熒光異硫氰酸鹽-右旋糖酐（FITC-Dex，分子量為4.3kDa）作為模型藥物，先用微針刺入皮膚角質(zhì)層，再用電極制做的微針電穿孔處理皮膚，提高電場(chǎng)促進(jìn)皮膚藥物吸收率。異硫氰酸熒光素皮膚滲透量為0.03μg/cm2，用微針處理后的皮膚累積滲透量為0.20μg/cm2，是未處理皮膚的7倍；傳統(tǒng)的電穿孔為0.61μg/cm2，是未處理皮膚的20倍；皮內(nèi)電穿孔為4.17μg/cm2，是未處理皮膚的140倍。結(jié)果顯示，微針技術(shù)結(jié)合電穿孔技術(shù)可以有效地提高大分子藥物的透過率，而且微針與電穿孔結(jié)合技術(shù)對(duì)皮膚沒有明顯的刺激感和疼痛感。離子導(dǎo)入法也是常用的物理促滲方法，是在直流電的作用下，離子型藥物從溶液中通過皮膚滲透進(jìn)入組織，其速度可通過調(diào)節(jié)電極參數(shù)來調(diào)整。WuXM等人就將微針技術(shù)與離子導(dǎo)入法復(fù)合，以FITC-Dex（平均分子質(zhì)量為3.8,10.1,39.0,71.2和200.0kDa）和D2O為模型藥物，采用微針預(yù)處理皮膚、在敷藥前預(yù)先用砂紙摩擦大鼠皮膚、去掉皮膚角質(zhì)層3種情況下進(jìn)行離體小鼠皮膚透過率的檢測(cè)，結(jié)果顯示，這3種處理方法均能使FITC-Dex滲透速率提高，且與單獨(dú)使用微針預(yù)處理皮膚和單獨(dú)使用離子導(dǎo)入法比較，微針技術(shù)與離子導(dǎo)入法復(fù)合技術(shù)可以顯著提高FITC-Dex透過率。ChenH等也通過微針技術(shù)結(jié)合離子導(dǎo)入法顯著提高了胰島素的經(jīng)皮給藥滲透速率，胰島素的皮膚透過率比單獨(dú)使用離子導(dǎo)入高713.3倍。這些都說明了離子導(dǎo)入法與微針技術(shù)結(jié)合可以有效提高藥物的滲透速率。3.超聲輔助皮膚經(jīng)皮超聲波促滲法是在超聲波作用下，促進(jìn)藥物透皮吸收的一種方法，為了研究怎樣提高藥物透皮速率和怎樣使大分子化合物透過皮膚，ChenB等將微針技術(shù)結(jié)合超聲波，采用低頻中孔微針對(duì)鈣黃綠素和牛血清白蛋白進(jìn)行經(jīng)皮給藥。結(jié)果顯示，微針技術(shù)與低頻超聲復(fù)合使用使藥物累積透過量最大化，比單獨(dú)使用低頻超聲給藥或微針技術(shù)給藥高。微針細(xì)菌回復(fù)突變法微針作為新型的經(jīng)皮給藥促滲方式，在近些年來受到廣泛關(guān)注，不少學(xué)者對(duì)微針進(jìn)行了一定程度的研究。因?yàn)槲⑨樧饔糜谄つw，其材料主要是硅、聚合物以及金屬，所以微針的安全性也受到極大重視。李偉澤等就實(shí)體微針透皮給藥的安全性進(jìn)行了研究?？疾鞂?shí)體微針刺入新生大鼠皮膚后對(duì)于皮膚纖維連接蛋白（fibronectin,FN）特殊結(jié)構(gòu)域A(EⅢA+,526bp)mRNA表達(dá)變化的影響，以探明皮膚在分子水平上的損傷情況。并將微針應(yīng)用于志愿者皮膚，以伊文思藍(lán)（evansblue）為模型藥物，觀察微針刺入健康志愿者皮膚后刺入部位的變化情況。實(shí)驗(yàn)表明，微針在皮膚上形成的孔道不會(huì)促進(jìn)金黃色葡萄球菌進(jìn)入小鼠機(jī)體而引起感染，也不會(huì)引起新生大鼠皮膚能夠反映皮膚損傷的EⅢA+片段（526bp）的異常表達(dá)。微針應(yīng)用于志愿者皮膚后，不會(huì)引起不良反應(yīng)，且形成的孔道在皮膚上保持時(shí)間較長(zhǎng)。綜上所述，微針作用于皮膚上可以形成事實(shí)上的微小孔道，這些孔道可充當(dāng)藥物透皮吸收的通道，提高藥物的透過率，且微針是一種高效、安全的促進(jìn)藥物透皮吸收的新技術(shù)，可與新劑型或其他促滲技術(shù)復(fù)合給藥，進(jìn)一步提高藥物透過率。陳貴等對(duì)微針條件下雷公藤甲素不同劑型對(duì)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎大鼠皮膚損傷進(jìn)行了研究，由大鼠皮膚乳酸脫氫酶（LDH）活性測(cè)定表征顯示，與模型組比較，微針組大鼠皮膚LDH活性沒有顯著性的變化，說明100和200μmMEMS微針處理皮膚后不會(huì)引起皮膚的損傷，均可安全的用于藥物經(jīng)皮促透。WuXM等也根據(jù)相同指標(biāo)（LDH活性表征）證明了在滲透速率相同的情況下，微針刺入對(duì)皮膚的損傷遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于砂紙摩擦和皮膚去角質(zhì)。這也說明了微針是一種相對(duì)安全有效的經(jīng)皮給藥方式。促進(jìn)皮膚滲透微針技術(shù)是一種新型的經(jīng)皮給藥方式，以其有效、安全、無痛感在經(jīng)皮給藥領(lǐng)域中得到了廣泛