一个由南洋理工大学与新加坡科学技术研究所开发，正在专利申请中的短时压力装置原型，可向皮肤施加压力，从而创造出允许药物更容易地通过皮肤的微孔。图片来源：南洋理工大学
来自新加坡南洋理工大学和新加坡科学技术研究所的科学家表示，在小鼠皮肤上施加“短时压力”能够创造出一种新型给药方式。该论文发表于《科学•进展》（Science Advances）。
研究人员表明，将两块磁铁放置在一起，它们会挤压并向皮肤的褶皱施加压力，使得皮肤屏障产生短时改变，特别是在皮下形成的“微孔”。
他们表示，在测试中，这些微孔的面积约为3微米，使涂抹在皮肤表面的药物更容易扩散通过皮肤。与没有接受皮肤短时压力疗法的小鼠相比，有微孔的小鼠皮肤上，扩散的药物量增加了六倍。
论文的主要作者Daniel Lio博士，将这项研究作为他在南洋理工大学化学与生物工程学院博士论文的一部分。他表示，针头和微针的注射会损伤皮肤，而微孔可为无痛经皮给药铺平道路，如用于胰岛素的给药。
在A*STAR企业集团工作的Lio博士解释道：“研究项目最初受到传统中医‘推拿’疗法的启发，即医生通过揉搓和按压皮肤和肌肉组织，并在局部涂抹药膏。”
更进一步地，联合团队在小鼠皮肤上测试了使用新方法输送胰岛素的给药效率，团队成员包括南洋理工大学李光前医学院和新加坡皮肤研究所的David Laurence Becker教授、南洋理工大学李光前医学院的Wang Xiaomeng副教授和化学与生物医学工程的Xu Chenjie助理教授。
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减少经皮给药对皮肤的损伤和疼痛
实验结果表明，纳米颗粒和胰岛素能高效地穿透小鼠皮肤，分子质量可达到20000道尔顿。这个质量是目前科学文献报道的经皮给药（例如通过贴片）最大的40倍，即500道尔顿。
通过短时压力法的给药量与通过微针贴片的给药量相当——几十根比人类头发直径还小的生物相容化合物针头，这种贴片通常用于在一段时间内缓慢地通过皮肤给药。
传统的注射需要穿透皮肤，并有低血糖效应的风险——注射的胰岛素作用太快，患者容易头晕，与之相比，新方法能够缓慢地随时间注射药物且不破坏皮肤，减少了疼痛。
在实验中，研究团队还发现，当使用新方法时，皮肤层（上皮）的细胞增加了“间隙连接”的数量，而减少了“紧密连接”的数量。这些连接控制着细胞之间输送分子的数量：如果间隙连接的表达量增多，那么更多的分子可穿透细胞屏障输送，而紧密连接限制了分子的胞外运动。
在动物实验中，根据所需的给药速度，用两块磁铁在小鼠背部皮肤上施加1或5分钟的压力，随后移除磁铁，再将药物像膏药一样局部涂抹。
团队推测，对于需要较慢或较小剂量递送的药物——1分钟足矣，而对于需要较快递送的药物，则需要更多的微孔，因此需要5分钟。
然后，将药物放置12小时后，再用荧光显微镜观察皮肤，检测药物穿透皮肤的程度。
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研究团队比较了三种类型的皮肤：接受压力疗法的皮肤、无处理的皮肤、接受微针给药的皮肤。
接受压力疗法的皮肤，其给药量与微针贴片的相近，而没有接受压力疗法的皮肤，其给药量显著减少。
微孔形成后一天，科学家观测到它们消失了，这表明皮肤细胞已经填充了这些间隙。
组织修复和再生研究专家Becker教授说，他们的论文凸显了应用这种方法的潜力，这能减少糖尿病患者每天使用传统针头和注射器多次注射胰岛素的需要。
Becker教授补充道：“需要每日注射如胰岛素这样的药物的患者，一直都在问能不能用其他的方法给药而不损伤或穿透皮肤。我们的新发现为他们带来了希望，我们期待能完善这种方法，以便有朝一日通过皮肤贴片就能给足够的药，帮助他们摆脱每日的注射。”
翻译：陈振翀
审校：巢栩嘉
引进来源：南洋理工大学
本文来自：中国数字科技馆
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