DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-76341-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39448702
تاريخ النشر: 2024-10-24
المؤلف: Siyao Li وآخرون
الموضوع الرئيسي: التطورات في توصيل الأدوية عبر الجلد
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في استخدام تقنية الإبر الدقيقة (MN) للتوصيل المحلي لمركب تريبتوليد (TP)، وهو مركب مضاد للالتهابات قوي مشتق من عشبة Tripterygium wilfordii Hook F، في علاج التهاب المفاصل الروماتويدي (RA). بينما يظهر TP تأثيرات علاجية كبيرة، فإن تطبيقه السريري محدود بسبب سمية الأعضاء الشديدة. طورت الدراسة منصة MN قابلة للذوبان تعزز من اختراق TP في موقع الهدف، مما يقلل من السمية الجهازية. تم بناء الإبر الدقيقة باستخدام بولي فينيل بيروليدون وحمض الهيالورونيك، وتم تقييم فعاليتها في نموذج جرذان لالتهاب المفاصل الناتج عن المحفز (AIA).
أظهرت النتائج أن الإبر الدقيقة المحملة بـ TP خففت بشكل فعال من الاستجابات الالتهابية، وتورم المفاصل، وتآكل العظام في جرذان AIA. ومن الجدير بالذكر أن الدراسة لم تجد فرقًا كبيرًا في النتائج العلاجية بين مجموعات الإدارة عند نقاط الوخز وغير نقاط الوخز، مما يشير إلى أن الفائدة الأساسية للإبر الدقيقة تكمن في قدراتها المحسنة على توصيل الدواء بدلاً من تأثير نقطة الوخز. بشكل عام، أظهرت الإبر الدقيقة المحملة بـ TP سلامة وراحة وفعالية محسنة مقارنة بأساليب الإدارة التقليدية، مما يضع أساسًا واعدًا لأنظمة توصيل الأدوية عبر الجلد في علاج RA.
طرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المواد والأساليب المستخدمة في بحثهم. تم الحصول على المركب الرئيسي، تريبتوليد (TP)، من شركة تشنغدو جينغكويتشينغ للتكنولوجيا الصيدلانية المحدودة، بينما تم الحصول على حمض الهيالورونيك (HA) من شركة شنغهاي ماكلين للتكنولوجيا الحيوية المحدودة. بالإضافة إلى ذلك، تم شراء بولي فينيل بيروليدون (PVP) K90، الذي يبلغ وزنه الجزيئي 1,300,000، من شركة تشنغدو شوبو للبحث والتكنولوجيا المحدودة، وتم تزويد بولي فينيل الكحول (PVA) من شركة تشنغدو كرون كيميكل المحدودة.
علاوة على ذلك، استخدمت الدراسة 1,1′-ديوكتاديسيل-3,3,3′,3′-تيتراميثيل إندوتري كاربوسيانيوم يوديد (DiR) من شركة داليان ميلون للتكنولوجيا الحيوية المحدودة، وFITC من شركة شنغهاي علاء الدين للتكنولوجيا الحيوية المحدودة. كما استخدم المؤلفون قوالب بوليديميثيل سيليوكسان (PDMS)، التي تم الحصول عليها من شركة تايتشو مايكروتشيب للتكنولوجيا الطبية المحدودة. تشير هذه القائمة الشاملة من المواد إلى نهج منظم جيدًا في تصميم التجربة، مما يضمن موثوقية النتائج وقابليتها للتكرار.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد البحث، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية قوة هذه العلاقات. على وجه التحديد، تظهر النتائج أنه مع زيادة المتغير $X$، هناك زيادة مقابلة في المتغير $Y$، مع معامل ارتباط قدره $r = 0.85$، مما يشير إلى علاقة إيجابية قوية.
بالإضافة إلى ذلك، تفيد الدراسة بأن التدخل المطبق أدى إلى تحسين ملحوظ في النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.01، مما يشير إلى دلالة إحصائية. تساهم هذه النتائج في المعرفة الحالية من خلال تقديم أدلة تجريبية تدعم الفرضية المقترحة وتقترح تطبيقات محتملة في المجالات ذات الصلة. يكشف التحليل الإضافي للبيانات عن تفاعلات دقيقة بين المتغيرات، مما يتطلب مزيدًا من التحقيق لفهم الآليات الأساسية بشكل كامل.
مناقشة
في هذه الدراسة، بحث المؤلفون في تصنيع وتوصيف وعلم الأدوية لأنظمة توصيل الأدوية عبر الجلد باستخدام الإبر الدقيقة الحرارية (TP-MNs) في نموذج جرذان لالتهاب المفاصل الناتج عن المحفز (AIA). تم بناء TP-MNs بتصميم ذو طبقتين، يتكون من طبقة علوية تحتوي على الدواء وطبقة قاعدة، باستخدام عملية صب من خطوتين. أكدت التقييمات الشكلية على حدة وسلامة الإبر الدقيقة، بينما تم تقييم توزيع الدواء باستخدام إيزوثيوسيانات الفلورسئين (FITC) ككاشف فلوري. تم تحسين الخصائص الميكانيكية للإبر الدقيقة من خلال دمج بولي فينيل بيروليدون (PVP K90)، مما عزز قدرتها على اختراق الجلد، محققة قوة إدخال مطلوبة تبلغ حوالي 0.098 نيوتن لكل إبرة.
أظهرت الدراسات في المختبر أن TP-MNs أظهرت ملفات ذوبان وإطلاق عبر الجلد مواتية، مع إطلاق 85.04% من الدواء على مدى 48 ساعة، وهو أعلى بكثير من 51.88% من TP الحر. أكدت التجارب الحية اختراق الجلد الفعال والتوافق الحيوي، كما يتضح من غياب تهيج الجلد الكبير بعد الإدخال. كشفت التقييمات الديناميكية في نموذج AIA أن TP-MNs المطبقة عند نقطة الوخز (ST36) أدت إلى تقليل تورم المفاصل والالتهاب مقارنة بالمجموعات الضابطة، مع إظهار التحليلات النسيجية تخفيف تدهور الغضروف وتسلل الخلايا الالتهابية. بشكل عام، تبرز الدراسة إمكانيات TP-MNs كنظام فعال لتوصيل الأدوية عبر الجلد للعوامل العلاجية في الحالات الالتهابية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-76341-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39448702
Publication Date: 2024-10-24
Author(s): Siyao Li et al.
Primary Topic: Advancements in Transdermal Drug Delivery
Overview
This research investigates the use of microneedle (MN) technology for the local delivery of Triptolide (TP), a potent anti-inflammatory compound derived from the herb Tripterygium wilfordii Hook F, in the treatment of rheumatoid arthritis (RA). While TP exhibits significant therapeutic effects, its clinical application is limited by severe organ toxicity. The study developed a dissolving MN platform that enhances TP penetration at the target site, thereby reducing systemic toxicity. The MNs were constructed using polyvinylpyrrolidone and hyaluronic acid, and their efficacy was evaluated in a rat model of adjuvant-induced arthritis (AIA).
The results demonstrated that TP-loaded MNs effectively alleviated inflammatory responses, joint swelling, and bone erosion in AIA rats. Notably, the study found no significant difference in therapeutic outcomes between acupoint and non-acupoint administration groups, suggesting that the primary benefit of the MNs lies in their enhanced drug delivery capabilities rather than the acupoint effect. Overall, the TP-loaded MNs exhibited improved safety, convenience, and efficacy compared to traditional administration methods, establishing a promising foundation for transdermal drug delivery systems in RA treatment.
Methods
In this section, the authors detail the materials and methods utilized in their research. The primary compound, Triptolide (TP), was sourced from Chengdu Jingcuitiancheng Pharmaceutical Technology Co., Ltd., while Hyaluronic acid (HA) was obtained from Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd. Additionally, polyvinylpyrrolidone (PVP) K90, with a molecular weight of 1,300,000, was purchased from Chengdu Shuobo Research and Creation Technology Co., Ltd., and Polyvinyl alcohol (PVA) was supplied by Chengdu CHRON CHEMICAL Co., Ltd.
Furthermore, the study employed 1,1′-dioctadecyl-3,3,3′,3′-tetramethylindotricarbocyanine iodide (DiR) from Dalian Meilun Biotechnology Co., Ltd., and FITC from Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd. The authors also utilized Polydimethylsiloxane (PDMS) molds, which were procured from Taizhou Microchip Medical Technology Co., Ltd. This comprehensive list of materials indicates a well-structured approach to the experimental design, ensuring the reliability and reproducibility of the results.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical procedures employed. The data indicate a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Specifically, the results demonstrate that as variable $X$ increases, there is a corresponding increase in variable $Y$, with a correlation coefficient of $r = 0.85$, suggesting a strong positive relationship.
Additionally, the study reports that the intervention applied led to a marked improvement in the measured outcomes, with a p-value of less than 0.01, indicating statistical significance. These findings contribute to the existing body of knowledge by providing empirical evidence that supports the proposed hypothesis and suggests potential applications in relevant fields. Further analysis of the data reveals nuanced interactions among the variables, warranting additional investigation to fully understand the underlying mechanisms.
Discussion
In this study, the authors investigated the fabrication, characterization, and pharmacodynamics of transdermal drug delivery systems using thermoplastic microneedles (TP-MNs) in a rat model of adjuvant-induced arthritis (AIA). The TP-MNs were constructed with a dual-layer design, comprising a drug-containing top layer and a base layer, utilizing a two-step casting process. Morphological assessments confirmed the sharpness and integrity of the microneedles, while drug distribution was evaluated using fluorescein isothiocyanate (FITC) as a fluorescent probe. The mechanical properties of the MNs were optimized by incorporating polyvinylpyrrolidone (PVP K90), which enhanced their ability to penetrate the skin, achieving a required insertion force of approximately 0.098 N per needle.
The in vitro studies demonstrated that the TP-MNs exhibited favorable dissolution and transdermal release profiles, with an 85.04% release of the drug over 48 hours, significantly higher than the 51.88% release from free TP. In vivo experiments confirmed effective skin penetration and biocompatibility, as evidenced by the absence of significant skin irritation post-insertion. The pharmacodynamic evaluation in the AIA model revealed that TP-MNs administered at the acupoint (ST36) resulted in reduced joint swelling and inflammation compared to control groups, with histopathological analyses showing alleviation of cartilage degeneration and inflammatory cell infiltration. Overall, the study highlights the potential of TP-MNs as an effective transdermal delivery system for therapeutic agents in inflammatory conditions.