Il cerotto indossabile può somministrare farmaci in modo indolore attraverso la pelle

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La pelle è una via interessante per la somministrazione dei farmaci perché consente ai farmaci di raggiungere direttamente il sito in cui sono necessari, il che potrebbe essere utile per la guarigione delle ferite, il sollievo dal dolore o altre applicazioni mediche e cosmetiche. Tuttavia, somministrare i farmaci attraverso la pelle è difficile perché il duro strato esterno della pelle impedisce alla maggior parte delle piccole molecole di attraversarlo.

Nella speranza di rendere più semplice la somministrazione dei farmaci attraverso la pelle, i ricercatori del MIT hanno sviluppato un cerotto indossabile che applica onde ultrasoniche indolori sulla pelle, creando minuscoli canali attraverso i quali i farmaci possono passare. Questo approccio potrebbe prestarsi alla fornitura di trattamenti per una varietà di condizioni della pelle e potrebbe anche essere adattato per fornire ormoni, rilassanti muscolari e altri farmaci, affermano i ricercatori.

"La facilità d'uso e l'elevata ripetibilità offerte da questo sistema forniscono un'alternativa rivoluzionaria ai pazienti e ai consumatori che soffrono di malattie della pelle e di invecchiamento precoce della pelle", afferma Canan Dagdeviren, professore associato presso il Media Lab del MIT e autore senior dello studio. “La somministrazione di farmaci in questo modo potrebbe offrire una minore tossicità sistemica ed è più locale, comoda e controllabile”.

Gli assistenti di ricerca del MIT Chia-Chen Yu e Aastha Shah sono gli autori principali dell'articolo, che appare in Advanced Materials, come parte della serie "Rising Stars" della rivista, che mette in mostra l'eccezionale lavoro dei ricercatori nelle prime fasi della loro carriera indipendente. . Altri autori del MIT includono l'assistente di ricerca Colin Marcus e il postdoc Osman Goni Nayeem. Anche Nikta Amiri, Amit Kumar Bhayadia e Amin Karami dell'Università di Buffalo sono autori dell'articolo.

Una spinta dalle onde sonore

I ricercatori hanno iniziato questo progetto come esplorazione di modi alternativi per somministrare i farmaci. La maggior parte dei farmaci viene somministrata per via orale o endovenosa, ma la pelle è una via che potrebbe offrire una somministrazione di farmaci molto più mirata per determinate applicazioni.

“Il vantaggio principale della pelle è che si bypassa l’intero tratto gastrointestinale. Con la somministrazione orale, è necessario somministrare una dose molto maggiore per tenere conto della perdita che si avrebbe nel sistema gastrico”, afferma Shah. “Si tratta di una modalità di somministrazione dei farmaci molto più mirata e focalizzata”.

È stato dimostrato che l'esposizione agli ultrasuoni migliora la permeabilità della pelle ai farmaci a piccole molecole, ma la maggior parte delle tecniche esistenti per eseguire questo tipo di somministrazione di farmaci richiedono attrezzature ingombranti. Il team del MIT voleva trovare un modo per eseguire questo tipo di somministrazione transdermica di farmaci con un cerotto leggero e indossabile, che potesse facilitarne l’utilizzo per una varietà di applicazioni.

Il dispositivo da loro progettato è costituito da un patch in cui sono incorporati diversi trasduttori piezoelettrici a forma di disco, in grado di convertire le correnti elettriche in energia meccanica. Ciascun disco è incorporato in una cavità polimerica che contiene le molecole del farmaco disciolte in una soluzione liquida. Quando viene applicata una corrente elettrica agli elementi piezoelettrici, questi generano onde di pressione nel fluido, creando bolle che scoppiano contro la pelle. Queste bolle che scoppiano producono microgetti di fluido che possono penetrare attraverso lo strato esterno duro della pelle, lo strato corneo.

“Questo lavoro apre la porta all’uso delle vibrazioni per migliorare la somministrazione dei farmaci. Esistono diversi parametri che determinano la generazione di diversi tipi di modelli di forme d'onda. Sia gli aspetti meccanici che quelli biologici della somministrazione dei farmaci possono essere migliorati da questo nuovo set di strumenti», afferma Karami.