İlaçlar uzun zamandır sağlığı iyileştirmek ve yaşamları uzatmak için kullanılmaktadır. İlaç dağıtım sistemleri de terapötik ajanların kontrollü salınımı ve hedefe yönelik dağılımı için tasarlanmış teknolojilerdir. Hastalığa yönelik ilaç verme uygulamaları son birkaç on yılda önemli ölçüde değişim göstermiş ve gelecekte de göstermeye devam edecektir [1].
Mevcut ilaç dağıtım stratejilerini geliştirmek, güvenli, verimli ve uygun maliyetli operasyonlardan tercih edilebilecek yöntemlerden biri mikro ve nano iğnelerdir (MNN). Bu yeni teknoloji taşınabilir ve kontrol edilebilirdir. Ayrıca uygun ilaç farmakokinetiğinin yanı sıra iyi hasta uyumu sağlar. MNN, yüksek en-boy oranlı yapılara sahip tek veya bir dizi mikro veya nano ölçekli iğnelerden oluşur. Bu iğneler membran veya stratum corneum (epidermis) bariyerini aşabilir ve ilaçları yüksek verimlilikle sistemik dolaşıma bırakabilirler [2].
Mikroiğneler
Mikroiğne (MN), mikrometre ölçekli uzunlukta bir veya bir dizi iğneden oluşur. İnsan epidermisine nüfuz edebilir ve ilaçların yayılmasını ve işlevini invaziv olmayan ve verimli bir şekilde kolaylaştırmak için mikron boyutlu yol üretebilir.
Mikroiğneler, katı MN'ler, kaplanmış MN'ler çözünen MN’ler içi boş MN'ler ve hidrojel oluşturan MN’lerden oluşur. Katı MN'ler, geçici mikro kanallar oluşturarak cilde nüfuz etmede kullanılır. Deri yüzeyinde mikron ölçekli kanallar oluşturan mikroiğneler yerleştirilip çıkarıldıktan sonra cilde bir ilaç formülasyonu uygulanabilir. Bu sayede ilacın kanallar vasıtasıyla vücuda yavaş difüzyonu ile dermise ulaşır ve farmakolojik etkiler için kan dolaşımına girmesi sağlanır. Kaplanmış MN'ler, suda çözünür bir formülasyon kullanılarak bir ilaçla kaplanabilir. Deriyi delerken, kaplama ilaçları aynı anda kana ve interstisyel sıvıya salınarak etki gösterir, ardından mikroiğneler çıkarılır. Mikroiğneler, ilacı mikroiğnenin matrisi içerisinde kapsülleyen suda çözünür veya biyolojik olarak bozunabilir polimerden yapılabilir. Bu sayede, mikroiğneler deride tamamen çözülerek kapsüllenmiş ilaç yükünü serbest bırakır ve geride hiçbir madde atığı bırakmaz. İçi boş MN'ler, şırınga iğnesi gibidir ve büyük doz veya sürekli ilaç salınımlarında tercih edilir. Aynı zamanda ilaç akış hızını ve konsantrasyonunu ayarlayarak kontrollü bir şekilde uygulanabilirlik sağlar [2,3]. Hidrojel oluşturan MN'ler, içine ilaç yüklenmiş süper şişen çapraz bağlı polimerlerle üretilir. Dokunun interstisyel sıvısına erişirken, mikroiğnelerin hidrofilik yapısı suyu emebilir ve büyük ölçüde şişebilir, böylece yüklenen ilaçlar hızla dolaşıma salınabilir [2].
Şekil 1: Mikroiğneler ile cilde ilaç salımı [3]
Nanoiğneler
Nanoiğneler (NN'ler), genellikle difüzyon olmak üzere farklı mekanizmalar içeren farklı ilaç dağıtım sistemlerine formüle edilebilir. Nanoiğne türleri mikroiğneler gibi katı NN’ler, içi boş NN’ler, kaplanmış NN’ler ve çözünen NN’lerden oluşur. MN'lerle aynı çalışma prensibine sahiptir, ancak çok daha küçük olduğundan daha iyi sonuç verirler. Hücre zarını delebilir ve biyolojik yükleri hücrenin içine aktarabilirler. İlaçları minimum hasar ve yüksek verim ile teslim etmek için daha verimli, kullanımı kolay ve hassas bir yöntem sağlar. Nanometre boyutları sayesinde mikroiğnelerin tekrar tekrar kullanılmasından kaynaklanan cilt tahrişini belirli bir dereceye kadar önleyebilir [2,4].
Sonuç olarak, nanoiğneler ve microiğneler, transdermal yama gibi geleneksel transdermal ilaç dağıtım sistemlerine doğru dozlama, karmaşık salım, lokal dağıtım yetenekleri sayesinde yeni bir yaklaşım sunarlar. Hücresel dağıtım, DNA aşısı dağıtımı, cilt penetrasyonu, lokal doku dağıtımı ve sistemik dağıtım, MN’ler ve NN’ler kullanılarak geliştirilmiştir. Bunlar ilaç dağıtımı için silikon, metal, plastik, cam ve biyolojik olarak parçalanabilen polimerlerden oluşur. Malzeme ve iğneler, stratum corneum'a nüfuz edecek kadar serttir. Böylece bu teknoloji etkili, ağrısız ve uygun bir ilaç ve aşı dağıtımının önünü açmaktadır [4].
Kaynakça
[1] Drug Delivery Systems (Ekim 2016). “https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/drug-delivery-systems-getting-drugs-their-targets-controlled-manner#:~:text=drug%20delivery%20systems%3F-,What%20are%20drug%20delivery%20systems%3F,improve%20health%20and%20extend%20lives.” 30.08.2022 tarihinde erişim sağlanmıştır.
[2] Meng, X., Zhang, Z., & Li, L. (2020). Micro/nano needles for advanced drug delivery. Progress in Natural Science: Materials International, 30(5), 589-596.
[3] Kim, Y. C., Park, J. H., & Prausnitz, M. R. (2012). Microneedles for drug and vaccine delivery. Advanced drug delivery reviews, 64(14), 1547-1568.
[4] Shende, P., Sardesai, M., & Gaud, R. S. (2018). Micro to nanoneedles: a trend of modernized transepidermal drug delivery system. Artificial cells, nanomedicine, and biotechnology, 46(1), 19-25.