Lyfjagjöf snýst um að bæta virkni og öryggi lækninga með því að koma réttum skammti af réttu lyfi á réttan stað á réttum hraða og tíma. Aðferðir við lyfjagjöf hafa verið til í mörg hundruð ár; Egypskir læknar bjuggu til töflur og smyrsl til inntöku og læknar fóru að nota í bláæð eftir að blóðrásarkerfið var fyrst lýst árið 1657. Stýrð losunartækni nær aftur til miðjan -1900s. [1]
Kostir þess að nota lyfjagjafakerfi eru meðal annars: [1, 2]
• afhending yfir langan tíma
• meiri þægindi fyrir sjúklinga
• afhendingu lyfja sem annars er erfitt að útbúa, svo sem stórar lífsameindir, illa vatnsleysanleg lyf eða lyf með þröngan meðferðarglugga
• gefa lyf yfir lífeðlisfræðilegar hindranir, td húð, blóð-heilaþröskuld og blóð-sjónuþröskuld
• staðbundin fæðing sem dregur úr eiturverkunum í líkamanum og leyfir minni skammta af lyfjum.
Áskoranirnar sem þróun lyfjagjafar stendur frammi fyrir eru: [1-3]
• að fella inn og stjórna flóknum skammtaáætlunum eða sérsniðnum skömmtum inn í afhendingarkerfi
• að takast á við breytileg svörun lyfja sem koma af stað reglubundnum líffræðilegum sveiflum
• að gefa fjöllyfjameðferðir
• halda lyfjum stöðugum meðan þau eru geymd í fæðingarkerfinu.
Lyfjaafhendingarkerfi eru allt frá hlaupum og plástrum, í gegnum örkúlur og nanóagnir, til flókinna tækja eins og ytri eða ígræddra dælna og öreindakerfis (MEMS).
Kynning á öreindatæknikerfum
MEMS eru lítil, samþætt tæki sem sameina rafmagns- og vélræna íhluti, og hafa verið möguleg vegna framfara í örvökva og rafeindatækni smágerð. Þetta eru allt frá einföldum kerfum án hreyfanlegra hluta til mjög flókinna kerfa. MEMS er hægt að framleiða með smitgát með því að nota lífsamrýmanleg efni og þau geta verið loftþétt. MEMS lyfafhendingutæki samanstanda almennt af þremur hlutum: lyfjahólf, lyfjalosunarbúnað og umbúðir, og geta innihaldið skynjara, rásir, dælur, lokur, nálar, himnur og stök eða mörg lyfjageymir. [1-5]
MEMS tæki geta verið ígrædd eða klæðanleg, og eiga við um langvarandi og langvarandi sjúkdóma. Þeir geta afhent lyf á tiltekna staði og sumir geta afhent fleiri en eitt lyf. Þeir sem eru með innbyggða skynjara geta sérsniðið afhendingarhraða að þörfum sjúklingsins byggt á greiningu lífsmarka eða lífmerkja. [1, 5, 6]
MEMS eru lítil og létt og auðvelt er að samþætta þeim við raf- og rafrásir. MEMS tæki geta verið knúin eða ekki. Knúnir MEMS hafa litla orkunotkun og geta verið sjálfknúnir. MEMS tæki hafa þó ýmsa galla. Þeir geta verið viðkvæmir og geta bilað vegna mengunar, þreytu, núnings eða slits. [5]
Óknúin MEMS lyfjagjöf
Óknúin MEMS tæki geta verið minni en knúin tæki þar sem þau þurfa ekki aflgjafa. Afhendingarhraða þeirra er hægt að breyta með notkun mismunandi efna eða lyfjasamsetningar og með umhverfiseiginleikum á fæðingarstaðnum. Þeir geta þó haft lágan losunarhraða og bregst aðeins hægt við utanaðkomandi áreiti. Almennt er ekki hægt að breyta eða stöðva fæðingarhraðann eftir gjöf. Aðferðir sem ekki eru knúnar eru ma óvirk dreifingartæki, osmótísk þrýstingur, vatnsgel og örnálar. [1]
Knúin MEMS lyfjagjöf
Knúin MEMS tæki eru flóknari og eru oft stærri en óknúin tæki, en þau hafa hærri útgáfuhraða, hraðari svörun og hægt er að stjórna þeim utanaðkomandi. Ördælurnar geta verið rafsegulfræðilegar, piezoelectric, rafstöðueiginleikar, hitalofts, tvímálms, rafefnafræðilegar eða notað hitauppstreymi/laga minni málmblöndu, meðal annarra aðferða. [1]
Knúin lyfjagjöf gerir læknum kleift að sérsníða lyfjagjöf nákvæmlega með rauntíma eftirliti og líkamlegum skynjurum. Sem dæmi er hægt að forrita og fylgjast með ytra brisi sem sameinar insúlíndælu með stöðugri glúkósamælingu í gegnum snjallsíma eða spjaldtölvu. [1]
MEMS forrit: Lyfjasending til heilans
Að þróa árangursríkar meðferðir við sjúkdómum í miðtaugakerfi, þar á meðal taugahrörnunarsjúkdómum, heilablóðfalli og heilakrabbameini, byggir á því að gefa lyf til heilans. Heilinn er hins vegar verndaður á mjög áhrifaríkan hátt með blóð-heilaþröskuldi, blóð-heila- og mænuvökvaþröskuldi og æðahnútaþröskuldi, og það er áskorun að fara yfir þetta. MEMS kerfi sem eru nógu lítil til að vera ígrædd, hægt að stjórna utanaðkomandi með mikilli nákvæmni og geta gefið eitt eða fleiri lyf bjóða upp á hugsanlega lausn. [7, 8]
Hugsanlegar aðferðir fyrir MEMS lyfjagjöf til heilans eru þráðlaust stýrður rafgreiningarnemi sem gæti skilað lyfi á svæði djúpt í heilanum, gjöf lyfjameðferðarlyfs í æxli í glioblastoma eða lyfjagjöf innan höfuðkúpu til heilaæxla með mjúkum niðurbrjótanlegum rafeindabúnaði. þar sem lyfjagjöfin er sett af stað þráðlaust og síðan brotnar MEMS niður eftir ákveðinn tíma. [9-11]
MEMS forrit: Lyfjagjöf yfir húðina
Að dreifa lyfjum yfir húðina er ekki ífarandi leið og er þægilegt fyrir sjúklinga og umönnunaraðila. Stratum corneum er fyrsta varnarlína líkamans, heldur vatni og verndar líkamann fyrir sýklum. Þetta gerir forðahúðafhendingukrefjandi. Forðaplástrar sem innihalda efni sem komast í gegnum efni geta tengst ofnæmi fyrir húð, bólgum og ertingu og þetta hefur áhrif á lyfjafylgni. [12]
Fylki sem samanstendur af hundruðum míkrónála geta komist inn í hornlagið og skilað lyfjum án sársauka bæði um húð og í húð, þar á meðal litlar sameindir, prótein, peptíð, hormón, erfðaefni og bóluefni. Aðferðir eru meðal annars: [1, 3, 13]
• Hægt er að nota traustar örnálar úr sílikoni, málmi, gleri, keramik eða fjölliðum til að stinga í hornlag til að bæta frásog um húð með plástri.
Lyfjahúðaðar fastar örnálar leyfa lyfinu að leysast upp í húðinni.
• Örnálar sem byggjast á kolvetnum eða fjölliðum innihalda lyfið og brotna niður þegar það hefur verið sett í, sem gerir lyfinu kleift að gegnsýra húðina.
• Holar örnálar, gerðar úr sílikoni, málmi eða gleri, virka sem leiðsla sem flytur lyfið úr geymi.
• Hýdrogel örnálar stinga í gegnum húðina og bólgna og losa lyfið.
MEMS forrit: Lyfjagjöf í augað
Eins og heilinn er augað varið með líffræðilegum hindrunum og fæðing er krefjandi. Ex vivo tæki sem notast er við utanaðkomandi segulsvið gæti hugsanlega skilað lyfjum til sclera, æðar og sjónhimnu. [14] Örnálar geta einnig gefið lyf í augað. Aðferðir sem rannsakaðar eru eru meðal annars plástur í formi snertilins með uppleysanlegum nálum sem bera lyfið, sýklalyfjakryoneedles fyrir bakteríusýkingu og nanóagnahlaðnar örnálar til að gefa lyf aftan í augað, auðveldað með því að nota jónófóresis. [13]
Heimildir
1. Cobo, A., R. Sheybani og E. Meng, MEMS: Enabled Drug Delivery Systems. Adv Healthc Mater, 2015. 4(7): bls. 969-82.
2. Mendoza, LAV, o.fl., Nýlegar framfarir í ör-rafvélabúnaði fyrir stýrða lyfjaútgáfu. Front Bioeng Biotechnol, 2020. 8: bls. 827.
3. Lee, HJ, o.fl., MEMS tæki til lyfjagjafar. Adv Drug Deliv Rev, 2018. 128: bls. 132-147.
4. Pandey, Y. og SP Singh, Nýlegar framfarir í Bio-MEMS og framtíðarmöguleikum: Yfirlit. Journal of The Institution of Engineers (Indland): Series B, 2023. 104: bls. 1377-1388.
5. Chircov, C. og AM Grumezescu, Microelectromechanical Systems (MEMS) for Biomedical Applications. Örvélar (Basel), 2022. 13(2).
6. Mishra, A., Nýmarkaðsþróun fyrir lyf til að afhenda lyf. Drug Delivery Leader, 5. október 2023. Fáanlegt á: https://www.drugdeliveryleader.com/doc/emerging-market-trends-for-drug-delivery-devices-0001.
7. Tian, M., Z. Ma og GZ Yang, Ör/nanokerfi til að stýra lyfjagjöf til heilans. Nýsköpun (Camb), 2024. 5(1): bls. 100548.
8. Villarruel Mendoza, LA, o.fl., Nýlegar framfarir í ör-rafvélabúnaði fyrir stýrða lyfjaútgáfu. Front Bioeng Biotechnol, 2020. 8: bls. 827.
9. Yoon, Y., o.fl., Taugarannsóknarkerfi fyrir atferlisfræðilega taugalyfjafræði með tvíátta þráðlausri lyfjagjöf og raflífeðlisfræði í félagslegum samskiptum músa. Nat Commun, 2022. 13(1): bls. 5521.
10. Saxena, V., DNAtrix undirritar samkomulag um að nota MEMS vettvang Alcyone fyrir beina lyfjagjöf í glioblastoma. Fierce Pharma, 26. maí 2015. Í boði á: https://www.fiercepharma.com/drug-delivery/dnatrix-signs-agreement-to-utilize-alcyone-s-mems-platform-for-direct-drug-delivery.
11. Cicha, I., o.fl., Biosensor-Integrated Drug Delivery Systems as New Materials for Biomedical Applications. Biomolecules, 2022. 12(9).
12. Murphrey, MB, JH Miao og PM Zito, vefjafræði, Stratum Corneum, í StatPearls. 2024: Treasure Island (FL).
13. Umeyor, CE, o.fl., Biomimetic microneedles: kanna nýlegar framfarir á örframleiddu kerfi fyrir nákvæmni afhendingu lyfja, peptíða og próteina. Future Journal of Pharmaceutical Sciences, 2023. 9: bls. 103.
14. Pirmoradi, FN, o.fl., Stýrð afhending æðadrepandi lyfs í augnvef manna með því að nota Mems tæki. 2013 IEEE 26th Int Conf Micro Electro Mech Syst MEMS 2013 (2013), 2013. 2013.