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借鏡微晶片製程製作的微藥物釋放顆粒

借鏡微晶片製程,製作出可多次釋放藥物的顆粒。Credit: Langer Lab@MIT News CC BY-NC-ND 3.0

想得到,不見得能做出來

從發想進展到發明,絕非易事,有時想得到,不見得就能辦到。製造技術往往是一個發明能否執行成功的關鍵。像是「藥物釋放」(Drug Release)近年一直不斷有新的研究出來,科學家想要突破的不外乎是藥物釋放的位置、以及更有效掌控釋放時間和劑量,再者就是提高醫療管理的效率。簡而言之,好比一個需要長期追蹤服藥或打針的慢性病患,有沒有辦法打一針就可以用持續幾個月,來免除每隔幾天就需要打針的煎熬呢?

借鏡微晶片製程

利用材料自動分解的特性,先包覆藥物再行釋放,早已有不少例子。但要怎麼製作呢?美國麻州理工學院(MIT)的工程師開發一種3D製造技術,以「生物分解性高分子」(biogradable polymer)材料–poly(lactic-co-glycolic acid)(PLGA)來包覆藥物,根據不同PLGA材料的特性,讓藥物在不同的時間釋放。雖然現行的3D列印技術,在尺寸上已經能到達奈米(nanometer)的程度,但仍無法滿足藥物包覆所需材料和尺寸要求,因此工程師借鏡微晶片製程–光微影技術(Photolithography),製作包覆藥物的杯型矽材料模具和杯蓋。首先在玻璃片上放上PLGA材料,再以杯型矽材料模具蓋上,形塑出方型、邊長約數百微米的 PLGA杯,之後置於鐵氟龍(Teflon)鍍層的平台上,以自動化機械注入藥物;接著將前述的PLGA蓋對準裝滿藥物的杯子並加熱,讓杯和蓋結合。每層的PLGA先個別製作,之後疊層再經過微加熱來融合,此法被命名為「SEAL」 (StampEd Assembly of polymer Layers) ,能應付各種複雜的幾何形狀,可應用於藥物釋放、酸鹼值pH感測或者3D微流道裝置。其實這樣的方式,也是一種3D列印疊層的概念,不同的點在這裡是每一層先做好,再堆疊起來,如此可以突破3D列印在生物相容性材料和尺寸上的限制。

動物實驗呈現效果

PLGA的分子量和結構,攸關這些微粒子注入體後釋放藥物的時間。研究員以一種常用來實驗刺激免疫反應,取自雞蛋的蛋白質的「卵白蛋白」(ovalbumin),然後對PLGA微粒藥物進行測試,對實驗鼠注入可自動分兩次(9和41天左右)釋放藥物的微粒。結果呈現這樣的單次藥物注射方式,效果與在不同時間分兩次注射藥物不分軒輊。

預定藥物釋放的風險

不可否認,這樣的設計面臨微粒子可能因為在體內這種不確定環境的刺激,提早釋放藥物;或者如果微粒內裝有疫苗,卻不巧在發病之後才釋放出來,那是否會加重病症呢? 另外的困難,仍在於包覆的材料能否精準控制藥物釋放的時間。即使如此,生醫人網摘樂見這樣的發明,畢竟對於偏鄉的人民,醫療資源不易取得,這樣的預訂時間釋放藥物的方式,將會是方便醫療與管理的方式之ㄧ。

文章參考:MIT News
圖片來源:Langer Lab@MIT News  CC BY-NC-ND 3.0
影片參考:Science
原文來源:Science


作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。