Le onde ultrasoniche potrebbero rendere la pelle più permeabile ai farmaci / Ultrasound waves could make skin more permeable to drugs
Le onde ultrasoniche potrebbero rendere la pelle più permeabile ai farmaci / Ultrasound waves could make skin more permeable to drugs
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Secondo i ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT), le onde ultrasoniche potrebbero contribuire a rendere la pelle più permeabile ai farmaci.
Secondo i ricercatori, la tecnica, che utilizza due fasci di ultrasuoni di frequenze diverse, potrebbe favorire lo sviluppo di vaccini senza aghi e di sistemi di somministrazione dei farmaci.
In un articolo pubblicato sul Journal of Controlled Release, gli ingegneri chimici del MIT, Prof. Daniel Blankschtein e Prof. Robert Langer, e colleghi, descrivono come due fasci di ultrasuoni, uno a bassa frequenza e l'altro ad alta frequenza, "abradano" efficacemente lo strato superficiale della pelle su cui vengono applicati, consentendo ai farmaci di penetrare nella pelle e raggiungere il flusso sanguigno. Il danno cutaneo è temporaneo, sostengono, e non provoca alcun dolore.
Secondo il gruppo, la tecnica funziona grazie al comportamento delle bolle. Consiste nell'iniettare energia ultrasonica in uno strato di liquido sulla pelle. Le onde sonore generano bolle nel liquido, che si accrescono fino a diventare instabili, per poi implodere. Questo fa sì che il liquido si riversi nello spazio lasciato dalla bolla, generando un microgetto liquido ad alta velocità con energia sufficiente a graffiare la superficie della pelle.
Questo effetto è noto da tempo, ma sono state utilizzate solo onde a bassa frequenza perché hanno più energia; si pensava che le onde ad alta frequenza non avessero energia sufficiente per creare bolle instabili che scoppiano. Tuttavia, le onde a bassa frequenza tendono a creare un modello piuttosto sparso di abrasione cutanea che non consente ad una dose sufficientemente elevata di molecole di farmaco presenti nella pellicola liquida di penetrare nella pelle.
L'aggiunta di onde ad alta frequenza a quelle a bassa frequenza ha due effetti, ha affermato il gruppo in una nota. In primo luogo, generano più bolle, che le onde a bassa frequenza poi fanno scoppiare. In secondo luogo, impediscono alle bolle di muoversi lateralmente lungo la pellicola liquida, creando un'area di abrasione più uniforme e consentendo a più molecole di farmaco di attraversare la pelle.
Negli esperimenti condotti sulla pelle di maiale, il gruppo ha scoperto che l'approccio a due frequenze consentiva un assorbimento del glucosio 10 volte migliore rispetto ad un trattamento a frequenza singola, mentre la proteina inulina veniva assorbita quattro volte meglio.
I ricercatori stanno ora lavorando all'utilizzo di questa tecnica per i vaccini, che sarebbero più facili da somministrare per via transdermica rispetto alle iniezioni, un vantaggio importante per i paesi in via di sviluppo, dove c'è carenza di personale qualificato per somministrare le iniezioni. Stanno anche lavorando ad un prototipo di dispositivo ecografico portatile ed a modi per migliorare ulteriormente la permeabilità cutanea.
ENGLISH
Ultrasound waves could help make the skin more permeable to drugs, according to researchers from the Massachusetts Institute of Technology (MIT).
The technique, which uses two ultrasound beams of different frequencies, could aid the development of needle-free vaccinations and drug-delivery systems, the researchers claim.
In a paper in the Journal of Controlled Release, MIT chemical engineers Prof Daniel Blankschtein and Prof Robert Langer and colleagues describe how two ultrasound beams, one of low frequency and the other of high frequency, effectively ‘wear away’ the top layer of the skin they are applied to, allowing drugs to make their way through the skin and into the bloodstream. The skin damage is temporary, they claim, and doesn’t cause any pain.
The technique works because of the behaviour of bubbles, according to the team. It involves pushing ultrasound energy into a layer of liquid on the skin. The sound waves generate bubbles in the liquid, which grow until they become unstable, then implode. This sends liquid rushing into the space left by the bubble, which generates a high-speed liquid microjet with enough energy to scratch the surface of the skin.
This effect has been known for some time, but only low-frequency waves have been used because these have more energy; high-frequency waves were thought to have insufficient energy to make unstable bubbles that pop. However, the low-frequency waves tend to create a rather scattered pattern of skin abrasion that doesn’t allow a high enough dose of drug molecules present in the liquid film to penetrate the skin.
Adding high-frequency waves to the low-frequency ones has two effects, the team said in a statement. First, they generate more bubbles, which the low-frequency waves then pop. Second, they stop the bubbles moving sideways along the liquid film, creating a more uniform abrasion area and allowing more drug molecules through the skin.
In experiments on pig skin, the team found that the two-frequency approach allowed glucose to be absorbed 10 times better than a single-frequency treatment, while the protein inulin was absorbed four times better.
The researchers are now working on using the technique for vaccines, which would be easier to administer transdermally than via injection — a major advantage for the developing world, where there is a shortage of people trained to give injections. They are also working on a prototype handheld ultrasound device and on ways to improve skin permeability even more
Da:
https://www.theengineer.co.uk/content/news/ultrasound-waves-could-make-skin-more-permeable-to-drugs?
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