Bezbolesna alternatywa dla zastrzyków – drukowane 3D plastry z mikroigłami

Druk 3D można wykorzystać do wytwarzania plastrów z mikroigłami. Takie plastry mogą być bezbolesną, bezpieczną oraz tańszą alternatywą dla standardowych szczepionek. Opisywano już sposób wytwarzania plastrów z mikroigłami metodą mikrostereolitografii i litografii opartej na polimeryzacji dwufotonowej. Teraz zaproponowano tańszą i prostszą metodę wykorzystującą drukarkę FDM.

Plastry z tzw. mikroigłami transdermalnymi, czyli igłami o długości od kilkudziesięciu do kilkuset mikrometrów mają niedługo zrewolucjonizować sposób podawania leków przyjmowanych zwykle w postaci zastrzyków. Aplikacja plastrów jest nie tylko mniej bolesna (i mniej straszna), ale jest też znacznie łatwiejsza (w celu przyjęcia np. szczepionki nie musimy udawać się do lekarza). Ponadto leki w postaci plastrów mają większą trwałość od płynnych odpowiedników, mimo że nie muszą być przechowywane w lodówce. W lipcu ubiegłego roku „plastrowa” szczepionka przeciwko grypie przeszła pozytywnie pierwszą fazę testów klinicznych i niewykluczone, że w ciągu najbliższych kilku lat podobne pojawią się w aptekach.

Autorzy artykułu „Biodegradable 3D Printed Polymer Microneedles for Transdermal Drug Delivery” również wymieniają liczne zalety plastrów z mikroigłami. Zaznaczają jednak, że stosowana zwykle metoda produkcji plastrów, która wykorzystuje mikroformowanie, nadaje się do produkcji masowej, ale nie jest odpowiednia do testowania różnych kształtów plastrów.

Opisano już sposoby produkcji plastrów oparte na druku 3D. Mikrostereolitografia i  litografia wykorzystująca polimeryzację dwufotonową są jednak kosztowne i skomplikowane, i podobnie jak w przypadku metody DLP, pojawiają się wątpliwości związane z ewentualną toksycznością stosowanych fotoinicjatorów. Z kolei technika FDM, choć jest tania i umożliwia druk biodegradowalnymi materiałami, jak PLA czy PVA (poli(alkohol winylowy)), nie zapewnia odpowiedniej rozdzielczości (rozmiar czubków igieł powinien być rzędu kilkunastu-/kilkudziesięciu μm, by nie wywoływać bólu).

Okazuje się, że aby można było wykorzystać druk FDM do produkcji mikroigieł, wystarczy dodać nieskomplikowany etap obróbki chemicznej po wydruku. W pierwszej kolejności zespół z University of Texas at Dallas wydrukował z PLA płaszczyzny pokryte mikroigłami (na drukarce LulzBot TAZ 5). Rozmiar igieł był, zgodnie z oczekiwaniami, zbyt duży by bezboleśnie przekuwać skórę. Dlatego w dalszej kolejności mikroigły zanurzono w roztworze wodorotlenku potasu, w którym igły uległy częściowemu roztworzeniu i uzyskały optymalne rozmiary. Udało się je następnie wykorzystać z powodzeniem do dostarczenia barwnika pod skórę (użyto do tego wycinków skóry świńskiej).

Artykuł „Biodegradable 3D Printed Polymer Microneedles for Transdermal Drug Delivery” dostępny jest do pobrania w repozytorium ChemRxiv.