2022年6月23日日本农工大学(农工大)宣布,他们开发了一种产生纳米雾的简单方法。这种纳米雾可替代传统的针头注射器注射药物,在不刺破皮肤的情况下,通过透皮吸收进入血液,而且药物的吸收效率比针头注射更高;这种技术也可以用于制作高渗透的化妆品。这项发明的详细内容发表在了英国在线综合学术期刊《科学报告(Scientific Reports)》上,论文作者属于一个研究小组,他们分别是日本农工大学研究生院工学部物理工学科硕士研究生渡边良辅、生物应用科学部食料能量学科硕士研究生田中诗织、研究生院尖端物理工学部副教授吉野大辅、副教授宫地悟代。
近年来在医疗领域,将药物由皮肤表面渗透进入人体内的“透皮吸收药物输送”方法深受人们关注。据说利用这种方式给药,可以使进入皮下的药物缓慢进入血管,达到血液中的药物浓度长期保持在相同数值的效果,上下波动不大,因此能够有效地减少药物的副作用。
为了使药物有效地穿过皮肤进行渗透,药物的纳米尺寸就变得非常重要;而且需要对药液进行雾化处理,以增加单位药液的表面积,也就是增加药液与皮肤接触的几率。为了达到最好的纳米雾化效果,本研究小组研发了一种大气压力等离子体液体雾化技术。其雾化后药物颗粒效果的电子显微镜照片如下图所示。
日本农工大开发的用于无针注射的药液大气压力等离子体雾化技术产生的药物颗粒效果扫描电子显微镜照片
该技术的发明小组介绍说,他们在具有喷射开口的(因此是大气压力)、外径8mm、内径6mm的硼硅酸玻璃管内设置16根前端磨成90度锥形角的针状电极;在硼硅酸玻璃管的外侧绕上螺旋状的接地电极;在玻璃管内电极上12.5kV、10kHz的中频交流高电压,就能够通过介质屏蔽放电在管内产生大气压力等离子体;用注射针头往玻璃管内注入和补充药液,就可以在玻璃管喷口喷出纳米雾化药液了。
利用电子显微镜观察发现,当以每分钟10~100μL的速率输送液体时,纳米雾的粒度尺寸有效可调,最大尺寸也在400nm以下。
通过纳米尺寸的雾化可促进透皮吸收;在不停往玻璃管内补充药液的情况下,可以持续将药液输送到目标部分。与传统的静电喷涂方法相比,纳米雾生成机制位于硼硅酸玻璃管内的电极与玻璃管外的螺旋形接地线圈之间的电气闭合电路,因此具有很高的安全性。
该方法可雾化的液体不仅可以是水性液体(溶液),也可以用油性液体(溶液)产生相对粘度较高的油性液体的纳米雾。
截止目前为止,该项研究对纳米雾生成进行了验证的液体有超纯水、磷酸缓冲盐水、麻油3种,除了确认纳米雾化是可能的外,生成的雾颗粒也大多达到能够通过皮肤屏障功能的大小。 此外,通过详细阐明该方法产生的化学纳米雾的透皮吸收特性,该公司表示,该技术还可以用于促进药物吸入、透皮吸收和高渗透化妆品等技术开发。