大多数人讨厌打针。但是,如果佐治亚理工学院的研究人员能够成功的话,这可能很快就会成为过去。

大多数人讨厌打针。他们一看见针就发抖。但是,如果佐治亚理工学院(Georgia Tech, Atlanta)的研究人员能够成功的话,这可能很快就会成为过去。

工程师们已经开发了一系列微针阵列,可以通过皮肤传递药物和疫苗而不会引起疼痛。金属、可生物降解聚合物、硅和玻璃制成了各种大小和形状的空心和固体微针。这种微米级的针头可以将蛋白质、纳米颗粒以及大大小小的分子输送到皮肤中。

佐治亚理工学院化学与生物分子工程学院的教授、该项目的首席研究员Mark Prausnitz说:“我们已经打开了微针在广泛治疗方面的潜在用途。”“制造空心和实心针头会在各种各样的形状,尺寸和材料使我们有显著的治疗提供大分子的兴趣,如胰岛素、蛋白质产生的生物技术产业,和纳米粒子可以封装药物或演示的能力提供疫苗的病毒。”

佐治亚理工大学的微针的开发始于20世纪90年代末,使用最初为微电子工业开发的微光刻和蚀刻技术,用硅制造固体针。研究人员制造了多达400支针阵列,用于在皮肤外层穿孔,以增加皮肤对贴片小分子的渗透性。

这项工作已经扩展到包括各种形状的实心和空心微针,特征尺寸从1微米到1000微米不等。Prausnitz和他的同事用金属和聚合物材料制作了微针阵列,这些材料有足够的强度可以可靠地穿透皮肤而不会破损。

研究人员称,他们已经开发出了适合用廉价金属和聚合物材料大规模生产微针的制造工艺。Prausnitz声称:“例如,通过制造硅针模具,[我们]使用一种易于大规模生产的改进的注塑成型技术,生产出了相同的金属或聚合物微针阵列。”

模具也是在没有硅针的情况下制作的。金属微针是通过电沉积在激光钻孔聚合物模具上生产的,而玻璃微针母版是使用传统的拉伸玻璃微移管技术制造的。

普劳斯尼茨说:“广泛的尺寸、形状和材料将使微针阵列的生产能够根据所交付药物的类型和数量、使用时间以及最重要的是,最大限度地减少疼痛。”

普劳斯尼茨指出:“在让针头容易扎进皮肤、让药物容易传递和制造不疼的针头之间存在权衡。”“并非每一种应用都需要不同的针头,但可能会有不同类型的应用受益于不同的针头设计。”

潜在的应用包括:

•使用简单的扩散或泵系统,可以使用一系列中空针连续将药物送入体内。

•空心微针可用于从体内取出液体进行分析,如血糖测量,然后根据需要提供微升量的胰岛素或其他药物。

•微针阵列可以为单个细胞提供高度靶向的药物给药。

根据Prausnitz的说法,微针会比传统的皮下注射针更少疼痛,因为它们太小了,不能显著刺激神经末梢。小规模研究已经证实了这一预期,并计划进行更多的疼痛研究。

普劳斯尼茨说,在微针得到广泛应用之前,他和他的同事“必须完善将微针以最佳方式插入皮肤的技术,并完成微针与整个药物输送系统的整合。”将针头插入的可变性最小化的需求,正在通过开发作为输送系统一部分的涂药器设备来解决。”

一些医疗设备制造商对微针的概念表示了兴趣。例如,BioValve Technologies Inc. (Worcester, MA)已经获得了该技术的许可。该公司正在销售一种名为Micro-Trans的产品,用于葡萄糖、激素、血气和治疗药物水平的液体传感。

普劳斯尼茨说:“现在有一股将微型针头推向市场的积极运动。”“我们已经证明,微针可以作为一种混合药物传递系统,结合了传统针的优点——容易传递药物——和对患者更友好的透皮贴剂。我预计在未来5年内,一种微针设备将可用于临床。”