【未来技术】微针技术:400个微孔无痛给药

2016-09-070阅读0

  

  经由皮肤对患者用药的经皮吸收型给药技术正在不断进步。这种技术具有疼痛和副作用小、给身体带来的负担轻等优点。无痛注射针“微针”(Microneedle)也逐渐走上了真正实用化的道路。

  患上感冒等疾病时,可以通过好几种方法把药物送入体内。首先浮现在脑海中的,是口服药物的经口给药和打吊针等注射给药方式。但最近,从皮肤表面给药,使药物进入血液中的“经皮吸收”给药技术的实用化方面取得了很大进展。

  在皮肤表面开400个孔用来给药。听到这话,恐怕多半人都会禁不住皱起眉头。但日东电工医疗事业部业务开发部科长西尾信彦表示,“其实基本上感觉不到疼痛”。该公司目前正在开发借助高温在皮肤表面开孔从而给药的“微孔”(Microporation)技术。

  这项技术使用可以拿在手中的小型设备。首先将设备上的金属板贴到皮肤上,通入电流,在皮肤表面开出很多小孔。然后再贴上有含有药剂的像创可贴一样的胶带盖住这些孔,让药物通过这些小孔渗入体内。

  未到达“痛点”的浅孔

  除了贴敷药物之外,最著名的经皮吸收型给药方法就是“微针”了。这种技术是将涂有药物的微细针头扎入皮肤表面来给药,也就是粘贴式注射。

  据日本微针研究会介绍,微针概念出现于1970年代,制造于90年代,已有一段历史。但这项技术存在一些问题,例如针头可能在皮肤内折断并残留在体内、不能笔直地扎入皮肤等,因此尚未在医疗领域正式运用。

  为了解决这些课题,尽快投入实用,各公司正在绞尽脑汁推进开发。日东电工开发的微穿孔技术不使用针,而是借助高温直接在皮肤上开孔,通过这种方法来克服传统微针的缺点。

  肌肤自表面向下依次是表皮和真皮。让药物在体内循环的血管位于真皮层,如果采用注射方式,就必须朝着真皮扎针。注射时之所以会感到疼痛,是因为痛点位于表皮和真皮的交界处附近。采用微孔技术开出的孔比表皮表面的角质层(厚度为10~30微米)稍深一点。因为孔比较浅,还没有到达痛点,所以不会感到疼痛。

  给药量不同,在皮肤表面开孔的数量也不一样,如果使用1cm2的金属板,最多可以开400个孔。每个孔都是数百微米×数十微米的长方形。在数毫秒的时间内,通过通入可产生数百度高温的电流完成开孔。

  在皮肤表面开孔之后,体液会从孔中渗出。覆盖住这些孔的贴敷胶带中含有粉末状药物,渗出的体液会使药物溶解,并缓慢地被皮肤吸收,经由表皮、真皮到达血管。西尾科长介绍说,“虽然存在药物差异和人体差异,但开孔后几十分钟内就能到达血管”。

  过程长达几十分钟的话,也许无法让人感觉到速效性。的确,口服药物或者注射可以马上对病症产生效果。但微孔等经皮吸收方式的优点也正在于此。

  下图左边是表示经皮给药和经口给药时血中药物浓度差异的示意图。口服药物后,血中药物浓度会暂时性地快速上升。在每隔6小时服用一次药物的情况下,血中药物浓度的增减剧烈,对身体带来的负担较大,因此发生副作用的风险也会提高。

  而经皮吸收方式通过皮肤缓慢地将药物吸收到体内,因此可以抑制药物浓度急剧升高。一旦贴上胶带,就能长时间保持相同程度的浓度,与服药相比,副作用较小。

  日东电工2012年收购了美国初创企业Altea Therapeutics拥有的微孔技术资产。虽然日东电工在治疗哮喘用经皮吸收型贴敷药领域拥有很高的市场份额,但这种贴敷药不在皮肤上开孔,因此给药范围仅限于容易渗入体内的低分子药物。

  因此,日东电工把目光投向了Altea开发的微孔技术。运用该技术,就能经皮投入分子高于传统贴敷药的药物。比如很多糖尿病患者通过注射方式给药的“胰岛素”,就有望在自己家里轻松无痛用药。

  2016年5月,为了在美国实施临床试验,日东电工与第一三共公司签署了合作协议。虽然要进行长期的临床试验,但该公司打算在10年内使其达到使用水平。

  

  终极目标是“无痛注射”

  而日本香川县东香川市的一家初创企业正在研发如何通过更改针的结构来解决传统微针的课题。这家企业就是2013年在东京证券交易所上市的Medrx。该公司因开发可使药效成分变成容易渗入皮肤的离子成分的技术(ILTS)而闻名。目前正在美国实施运用ILTS的贴敷药的临床试验。

  Medrx现在正在以临床试验为目标开发使用生物降解性树脂制造的长度为600微米的微针。在1cm见方的薄膜上设置100个微针,将薄膜贴在皮肤上,正好可以扎到表皮和真皮的交界处附近。

  据Medrx介绍,针外侧涂有药剂,最短几分钟内,药剂就能经由皮肤到达血液。这种针扎得也很浅,不会到达痛点。该公司专务松村米浩表示,“疼痛感很小,就像被蚊子叮了一下”。设想主要用于流感等传染病的疫苗等。

  微针需要扎入皮肤使用,但如果把药剂涂在针上,药物就会聚集到顶端,导致针很难刺入皮肤。Medrx自主开发出了形状分成两段的针(参考上图)。通过将药物涂在靠近顶端的较细位置,可以保持针的尖锐性,因而可以轻松扎入皮肤。

  为了能够垂直扎入肌肤,Medrx还准备了专用安装工具。目前,该公司正在以实施临床试验为目标,寻找开发合作伙伴。松村专务表示,“50年后,会感到疼痛的传统注射将会变成少数派,微针这样的经皮吸收型技术将会普及”。

  为了实现微针的实用化,美国3M及富士胶片等企业也在推进开发。富士胶片正在致力于“自溶型”微针的商品化,含有药剂的针突起部分可在皮肤内溶解,由此可将药剂送入体内。

  突起部分采用了被用作注射剂成分的“多糖类”等。将针扎入肌肤后,几分钟以内突起部分就会在皮肤下溶解。目前,富士胶片正在实施充填有疫苗等的微针的动物实验,并已开始为用于人类的临床研究做准备。

  上面介绍的几种新型经皮吸收技术改变了传统的给药概念。虽然临床实验需要很长时间和庞大的资金,但各公司已在实用化方面已取得眉目。副作用和疼痛担忧较小的给药方式得到普遍采用的时代正在一步一步向我们走近。(记者:齐藤 美保,《日经商务周刊》)

  (全文完)