روش نوین کامپیوتری در طراحی و ارزیابی میکرونیدل های حلال در مراحل دارو رسانی

امروزه میکرونیدل های حلال به دلیل ویژگی های شگفت انگیزشان توجهات زیادی را به خود معطوف نموده اند. در قدم اول، باید نوع رفتار آنرا تحت شرایط گوناگون مورد بررسی قرار داد. با گردآوری اطلاعات به این صورت می توان نواقص مدل های قبلی را برطرف نمود. تا به امروز روش های گوناگونی ( برای مثال دهانی، استنشاقی، مقعدی و غیره) برای تزریق دارو به کار رفته است. یکی از معایب روش های ذکر شده این است که فاصله میان محلی که دارو به آنجا وارد شده و محل مورد درمان در بدن زیاد است و باعث می شود که پروسه درمان چندان مفید واقع نشود. به عبارتی دیگر، هر چه محل تزریق دارو به محل مورد درمان نزدیک تر باشد، درمان موثرتر خواهد بود. میکرونیدل ها بهترین گزینه برای این منظور هستند و می توانند فرآیند دارورسانی را به قسمت های مختلف بدن از جمله دارورسانی در اندازه های متفاوت از طریق پوست، سلول ها و چشم ها به نحو موثرتری به انجام برسانند. طی سالیان گذشته، میکرونیدل های حلال مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. نکته کلیدی در مورد این نوع وسیله ها آن است که فرمولاسون دارو در ساختار آنها جاسازی شده است و به محض حل شدن آنها آزاد می شود.

به این ترتیب، در این تحقیق  یک شبیه سازی عددی از فرآیند حل شدن میکرونیدل های قابل انحلال در ظروف متخلخل انجام گرفت. در نهایت با به کارگیری موفقیت آمیز میکرونیدل حلال دررساندن دارو به قرنیه چشم به صورت آزمایشی، چارچوب این مطالعه تایید شد. همچنین تاثیر میزان اولیه دارویی که بر روی میکرونیدل بارگذاری شده بود و اندازه گام ها در سرعت انحلال آن و غلظت دارویی در بافت مورد نظر در این مقاله مورد بحث قرار گرفته اند. نتایج حاصله نشان می دهند که میتوان با افزایش غلظت اولیه دارویی در میکرونیدل باعث انحلال سریعتر آن و غلظت دارویی بالاتر شد. از طرفی کاهش اندازه گام می تواند در افزایش غلظت دارویی تاثیرگذار باشد اما در زمان انحلال پذیری تاثیر چندانی ندارد.

به منظور توسعه این تحقیق به مرحله بعدی روش جدیدی که به نظریه آرایه درآرایه معروف است پشنهاد داده شد که در آن، از ظرفی مخروطی شکل استفاده شده و آرایه های محدب شکل نمیکره ای درنیمه دوم میکرونیدل کار گذاشته شده اند. این ساختار جدید پیشنهادی قادر است خطر رساندن مقدار ناکافی از دارو را هنگام قرار گرفتن تنها بخشی از میکرونیدل در محل مورد نظر ونیز میزان هدر رفت دارو را کاهش داده و باعث افزایش سرعت دارو رسانی و افزایش شارش میزان بیشتری از دارو در فرآیند انجام دارو رسانی شود. این روش راهی موثر و مقرون به صرفه در فرآیند دارو رسانی می باشد. چنین مطالعاتی باعث می شود کاربران عملکرد میکرونیدل را با دقت بررسی نمایند و قبل ازاقدام به ساخت آن،  طراحی ای متناسب با فرآیند آن ارائه دهند.

این طرح اصلاح شده مزایای بسیاری دارد که باعث می شود جایگزین مناسبی برای طرح های رایج کنونی باشد. به دلیل این ساختار کم نظیر، خطر تزریق میزان نامناسب از دارو که یک مشکل اساسی در کاربرد میکرونیدل های انحلال پذیر است و نیز عدم قرار گرفتن کامل میکرونیدل درموضع مورد نظربه طور قابل توجهی کاهش می یابد. به علاوه، با افزایش سطح ظرف مخروطی شکل که به دلیل نصب نیمکره ها بر روی آن ایجاد شده است، میزان شارش دارو و غلظت نهایی دارویی که در بافت باقی می ماند نسبت به مدل قبلی آن بیشتر است. اما تاثیر خاصی روی زمان مورد نیاز برای انحلال کامل میکرونیدل ندارد و در نتیجه انجام فرآیند تزریق به آسانی صورت می گیرد. در پایان، این روش نوین می تواند فرآیند دارورسانی را مقرون به صرفه تر نماید و عملیات تزریق را با بازدهی بیشتری به انجام رساند.

منبع :

European Journal of Pharmaceutical Sciences (2020)

A new computational method of modeling and evaluation of dissolving microneedle for drug delivery applications

E.L. Zoudani , Department of Mechanical Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran

M. Soltani  , Department of Electrical and Computer Engineering, University of Waterloo, Waterloo, ON, Canada