У многих лекарств есть два варианта введения – с помощью применения внутрь через рот или внутривенно. Однако, в первом случае необходимы большие дозы, а во втором – возможны неприятные ощущения, и оба способа не дают возможности точно направить лекарства в нужное место. Но команда ученых предложила решение для обеих проблем: доставка лекарств через кожу, прямо в нужную область. Новый носимый пластырь использует ультразвуковые импульсы для расширения пор кожи, что повышает эффективность лекарственного действия на месте применения. Более того, пациенты могут использовать пластырь самостоятельно, без посещения медицинских учреждений для введения лекарств через вены или при помощи таблеток. Это устройство также позволяет контролировать скорость и объем доставки лекарств, что позволяет точно регулировать дозировку.

Ультразвук используется во многих областях, включая медицину, промышленность и науку.

Особенные свойства ультразвукового пластыря

Кожа обладает барьерными свойствами, которые могут ограничивать проникновение лекарственных веществ. Кроме того, использование кожи в качестве способа доставки лекарств может привести к их разрушению или низкой эффективности.

Ультразвук может быть опасен для здоровья, если его использовать неправильно. Например, высокая интенсивность ультразвука может вызвать повреждение тканей и органов, а длительное воздействие ультразвука может привести к заболеваниям, таким как головная боль и усталость.

Однако, появился новый носимый пластырь, который использует ультразвуковые импульсы для преодоления этих ограничений и более эффективной доставки лекарств. Команда, разработавшая эту систему, назвала ее «конформным ультразвуковым сонофорезом» – он заключен в гидрогель, который прилепляется к коже. Внутри пластыря находятся четыре преобразователя, соединенные медными проводами для передачи электричества. Каждый преобразователь имеет полость с молекулами лекарства, растворенными в жидкости, и когда преобразователи получают энергию, они начинают вибрировать, создавая пузырьки в жидкости. Эти пузырьки порождают микроструи жидкости, которые проходят через жесткий внешний слой кожи и создают временные микропоры, через которые лекарственные вещества могут проникать в организм.

Ультразвук и его применение

Устройство использует ультразвук для удаления верхнего слоя кожи, позволяя лекарствам проникнуть в кровоток. Исследователи экспериментировали на коже свиньи, применяя устройство, которое излучает как высокочастотные, так и низкочастотные ультразвуковые волны в жидкость, нанесенную на кожу. Ультразвук вызывает образование пузырьков в жидкости, которые лопаются, создавая микроструи на коже. Эти струи создают микроскопические ссадины, позволяя лекарству проникнуть в организм пациента. Процесс безболезненный, и верхний слой кожи отрастает за несколько часов.

Ультразвуковые волны имеют частоту выше 20 кГц, что выше верхней границы слышимости человека. Это означает, что мы не можем слышать ультразвук, но многие животные, включая собак, кошек и дельфинов, способны это делать.

Ученые ранее исследовали использование низкочастотного ультразвука для этой цели, поскольку высокочастотный ультразвук не обладает достаточной энергией для лопания пузырьков. В предыдущих экспериментах ссадины были нанесены неравномерно, частично из-за создания дополнительных пузырьков высокочастотными волнами. Однако в новом устройстве высокочастотный ультразвук используется для удержания пузырьков в целевой области.

Тестирование ультразвукового пластыря

В новом же исследовании ученые провели эксперименты на образцах свиной кожи, в которые был введен витамин B, называемый ниацинамид, который широко используется в солнцезащитных и увлажняющих средствах. Они обнаружили, что данная система позволяет проникать лекарственным молекулам через кожу на 26 раз больше, чем обычный пластырь без использования ультразвука.

Ультразвук может использоваться для очистки поверхностей от загрязнений и пятен.

Ученые также сравнили эту систему с другим новым методом безболезненной доставки лекарств – пластырями с микроиглами, которые содержат маленькие шипы с лекарством, проникающие в кожу и растворяющиеся. Ультразвуковой пластырь доставил полезную дозу ниацинамида за 30 минут, в то время как микроигольчатому пластырю потребовалось шесть часов, чтобы достичь того же эффекта.

Лечение заболеваний с помощью инновационного пластыря

Исследования показывают, что данная методика может оказаться особенно эффективной для доставки лекарств, которые применяются для лечения кожных заболеваний, таких как рак кожи, ожоги или проявления старения. При дальнейшей разработке этой системы, она сможет проникать еще глубже, чтобы достигать кровотока, например, для доставки фентанила, гормонов, включая инсулин и прогестерон. В итоге данная техника может даже помочь в безболезненном создании татуировок.

Также ультразвук служит для увеличения скорости реакций в химических процессах.

Простота использования и высокая повторяемость, предоставляемые данной системой, представляют собой привлекательную альтернативу для пациентов и потребителей, страдающих от кожных заболеваний и проявлений старения. Доставка лекарств таким образом может снизить системную токсичность и быть более точно направленной, удобной и контролируемой.