DOI: https://doi.org/10.1208/s12249-026-03387-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41876813
تاريخ النشر: 2026-03-24
المؤلف: Zhenyun Du
الموضوع الرئيسي: التطورات في توصيل الأدوية عبر الجلد
نظرة عامة
تقدم هذه القسم نظرة عامة على التقدم في أنظمة توصيل الميكروإبر (MN) المساعدة لتوصيل البيبتيدات والبيولوجيات القائمة على البروتين، مع تسليط الضوء على إمكانياتها في التغلب على القيود الكبيرة المرتبطة بالعلاجات القابلة للحقن التقليدية. تواجه هذه البيولوجيات، بما في ذلك البيبتيدات العلاجية، والأجسام المضادة وحيدة النسيلة، واللقاحات، تحديات مثل ضعف التوافر الحيوي الفموي، ومشاكل الاستقرار، والحاجة إلى تخزين في سلسلة التبريد. تسهل أنظمة MN التوصيل عبر الجلد بشكل طفيف التوغل، متجاوزة بشكل فعال التحلل المعوي والتمثيل الغذائي الأول، بينما تعزز أيضًا استهداف المناعة من خلال الإدارة داخل الجلد. تؤكد المراجعة على فوائد الميكروإبر القابلة للذوبان والبوليمرية، التي تحسن من الاستقرار الحراري، وتقلل من نفايات الإبر الحادة، وقد تقلل من متطلبات سلسلة التبريد، مما يعزز التطبيقات الصحية العالمية الأوسع.
تؤكد الخاتمة على انتقال توصيل MN المساعد من مفهوم نظري إلى منصة قابلة للتطبيق سريريًا للعلاجات البيولوجية. تشير الأدلة من الدراسات السريرية السابقة والدراسات السريرية المبكرة إلى أن أنظمة MN يمكن أن تحقق ملفات حركية دوائية قابلة للمقارنة مع التوصيل تحت الجلد للأنسولين، ومحفزات مستقبلات GLP-1، والأجسام المضادة وحيدة النسيلة، واللقاحات، بينما تحسن أيضًا الاستجابات المناعية للعلاج المناعي داخل الجلد. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على تحسين توافق البوليمر والبروتين، وضمان إنتاج متوافق مع ممارسات التصنيع الجيدة (GMP) القابلة للتوسع، وتطوير تصميمات الأجهزة التي تعزز راحة المريض دون المساس بالفعالية. بالإضافة إلى ذلك، سيكون من الضروري إنشاء طرق تعقيم موثوقة واستراتيجيات تنظيمية مبكرة لمجموعات الأدوية والأجهزة من أجل الترجمة السريرية الناجحة. بشكل عام، يقدم توصيل MN المساعد بديلاً واعدًا يركز على المريض للعلاجات البيولوجية القابلة للحقن التقليدية، مع إمكانية المزيد من الابتكارات في المواد الذكية وتقنيات الإنتاج.
مقدمة
تناقش مقدمة هذه الورقة البحثية أهمية البيولوجيات، وهي عوامل علاجية معقدة مشتقة من الأنظمة الحية، بما في ذلك البروتينات، والبيبتيدات، والأجسام المضادة وحيدة النسيلة، واللقاحات. تصنف إدارة الغذاء والدواء الأمريكية هذه المنتجات على أنها ضرورية للوقاية من الأمراض وعلاجها، مع أكثر من 100 بروتين وعامل مضاد معتمد في العقود الثلاثة الماضية. أصبحت البيولوجيات الآن محورًا في مجالات طبية متنوعة، تمثل أكثر من نصف أفضل 20 دواءً رائجًا ومن المتوقع أن تتجاوز سوقًا عالميًا بقيمة 380 مليار دولار. ومع ذلك، فإن توصيلها يواجه تحديات، خاصة بسبب عدم فعالية الإدارة الفموية والانزعاج المرتبط بالحقن تحت الجلد التقليدية.
تُقدم تقنية الميكروإبر (MN) كحل واعد لهذه التحديات في التوصيل. تخلق مصفوفات MN قنوات دقيقة في الجلد، مما يسهل امتصاص الدواء بسرعة مع تقليل الألم والانزعاج. تتجاوز هذه الطريقة التحلل المعوي والتمثيل الغذائي الأول، مما يسمح بالتعرض الجهازي الفعال للبيولوجيات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تعزز أنظمة MN استقرار البيولوجيات عند درجات حرارة محيطة، مما يقلل من الاعتماد على تخزين سلسلة التبريد. تهدف المراجعة إلى التركيز بشكل خاص على توصيل البيولوجيات عبر تقنية MN، مع معالجة الاعتبارات الانتقالية مثل الاستقرار، وقابلية التصنيع، والجوانب التنظيمية، بينما تستكشف أيضًا التقدم الأخير في لقاحات السرطان وتصميمات MN المخصصة. يسعى هذا النهج المستهدف إلى تقديم رؤى ذات صلة سريريًا تكمل الأدبيات الحالية حول تقنيات MN.
نقاش
يوفر قسم النقاش في الورقة البحثية نظرة شاملة على أنواع مختلفة من الميكروإبر (MNs) وتطبيقاتها في توصيل الأدوية، خاصة للبيولوجيات مثل الأنسولين والبيبتيدات العلاجية. تُصنف MNs إلى أنواع صلبة، قابلة للذوبان، مغطاة، مجوفة، واستجابة ذكية، كل منها له طرق تصنيع فريدة، وآليات إطلاق الدواء، وتطبيقات. تعزز MNs الصلبة من نفاذية الجلد لتوصيل الدواء المحلي أو الجهازي ولكن تواجه تحديات مثل إغلاق المسام المؤقت ومخاطر العدوى. تقدم MNs القابلة للذوبان، المصنوعة من البوليمرات القابلة للتحلل، مزايا مثل تقليل نفايات الإبر الحادة وتحسين دقة الجرعات، مما يجعلها مناسبة للقاحات والبروتينات. تتيح MNs المغطاة إطلاق الدواء بسرعة، بينما تسمح MNs المجوفة بالتسريب المنظم، على الرغم من أنها قد تعاني من مشاكل انسداد.
يسلط القسم الضوء أيضًا على التقدم في تقنية MN لتوصيل الأنسولين، مع التركيز على تطوير أنظمة تحاكي أنظمة الأنسولين التقليدية مع تقليل التوغل. أظهرت MNs المستجيبة للجلوكوز وعدًا في تحقيق إطلاق دقيق للأنسولين استجابة لمستويات الجلوكوز في الدم، مما يعزز سلامة المرضى والامتثال. بالإضافة إلى ذلك، تناقش الورقة إمكانيات MNs في توصيل محفزات مستقبلات GLP-1 لإدارة السمنة، مع عرض صيغ مختلفة تحسن من التوافر الحيوي والفعالية العلاجية. بشكل عام، تؤكد النتائج على الإمكانات التحويلية لتقنية MN في تعزيز أنظمة توصيل الأدوية، خاصة للبيولوجيات، مع معالجة التحديات المتعلقة بالاستقرار، وامتثال المرضى، وكفاءة التوصيل.
DOI: https://doi.org/10.1208/s12249-026-03387-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41876813
Publication Date: 2026-03-24
Author(s): Zhenyun Du
Primary Topic: Advancements in Transdermal Drug Delivery
Overview
The section provides an overview of the advancements in microneedle (MN)-assisted delivery systems for peptide- and protein-based biologics, highlighting their potential to overcome significant limitations associated with traditional injectable therapies. These biologics, including therapeutic peptides, monoclonal antibodies, and vaccines, face challenges such as poor oral bioavailability, stability issues, and the need for cold-chain storage. MN systems facilitate minimally invasive transdermal delivery, effectively bypassing gastrointestinal degradation and first-pass metabolism, while also enhancing immune targeting through intradermal administration. The review emphasizes the benefits of dissolving and polymeric MNs, which improve thermostability, reduce sharps waste, and potentially lessen cold-chain requirements, thereby promoting broader global health applications.
The conclusion underscores the transition of MN-assisted delivery from a theoretical concept to a clinically viable platform for biologic therapeutics. Evidence from preclinical and early clinical studies indicates that MN systems can achieve pharmacokinetic profiles comparable to subcutaneous delivery for insulin, GLP-1 receptor agonists, monoclonal antibodies, and vaccines, while also improving immune responses for intradermal immunotherapy. Future research should focus on optimizing polymer-protein compatibility, ensuring scalable good manufacturing practice (GMP)-compliant production, and developing device designs that enhance patient comfort without compromising efficacy. Additionally, establishing validated sterilization methods and early regulatory strategies for drug-device combinations will be crucial for successful clinical translation. Overall, MN-assisted delivery presents a promising, patient-centered alternative to conventional injectable biologic therapies, with the potential for further innovations in smart materials and production technologies.
Introduction
The introduction of this research paper discusses the significance of biologics, which are complex therapeutic agents derived from living systems, including proteins, peptides, monoclonal antibodies, and vaccines. The U.S. FDA categorizes these products as essential for disease prevention and treatment, with over 100 therapeutic proteins and antibodies approved in the past three decades. Biologics are now pivotal in various medical fields, representing more than half of the top 20 blockbuster drugs and projected to exceed a global market of $380 billion. However, their delivery poses challenges, particularly due to the ineffectiveness of oral administration and the discomfort associated with conventional hypodermic injections.
Microneedle (MN) technology is introduced as a promising solution to these delivery challenges. MN arrays create microchannels in the skin, facilitating rapid drug absorption while minimizing pain and discomfort. This method bypasses gastrointestinal degradation and first-pass metabolism, allowing for effective systemic exposure of biologics. Additionally, MN systems can enhance the stability of biologics at ambient temperatures, reducing reliance on cold-chain storage. The review aims to focus specifically on the delivery of biologics via MN technology, addressing translational considerations such as stability, manufacturability, and regulatory aspects, while also exploring recent advancements in cancer vaccines and personalized MN designs. This targeted approach seeks to provide clinically relevant insights that complement existing literature on MN technologies.
Discussion
The discussion section of the research paper provides a comprehensive overview of various types of microneedles (MNs) and their applications in drug delivery, particularly for biologics such as insulin and therapeutic peptides. MNs are categorized into solid, dissolving, coated, hollow, and smart-responsive types, each with unique fabrication methods, drug-release mechanisms, and applications. Solid MNs enhance skin permeability for localized or systemic drug delivery but face challenges such as transient pore closure and infection risks. Dissolving MNs, made from biodegradable polymers, offer advantages like reduced sharps waste and improved dosing accuracy, making them suitable for vaccines and proteins. Coated MNs enable rapid drug release, while hollow MNs allow for controlled infusion, although they may suffer from clogging issues.
The section further highlights the advancements in MN technology for insulin delivery, emphasizing the development of systems that mimic traditional insulin regimens while minimizing invasiveness. Glucose-responsive MNs have shown promise in achieving precise insulin release in response to blood glucose levels, enhancing patient safety and compliance. Additionally, the paper discusses the potential of MNs in delivering GLP-1 receptor agonists for obesity management, showcasing various formulations that improve bioavailability and therapeutic efficacy. Overall, the findings underscore the transformative potential of MN technology in enhancing drug delivery systems, particularly for biologics, while addressing challenges related to stability, patient compliance, and delivery efficiency.