NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH TẠO VI KÊNH ĐẾN VẬN CHUYỂN MỘT SỐ DƯỢC CHẤT QUA DA

Nghiên cứu về ảnh hưởng của quá trình tạo vi kênh đến khả năng vận chuyển dược chất qua da. Khám phá ứng dụng tiềm năng trong y học và dược phẩm.

• Tác giả: Nguyễn Thu Hương
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Ngọc Chiến
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược học
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình tạo vi kênh đến vận chuyển một số dược chất qua da
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về vi kim và ảnh hưởng của da đến hấp thu dược chất từ vi kim
• 1.1.1. Ảnh hưởng của da đến hấp thu dược chất từ vi kim
• 1.1.1.1. Cấu trúc của da
• 1.1.2. Giới thiệu về vi kim và hệ trị liệu qua da
• 1.1.2.1. Giới thiệu về hệ trị liệu qua da
• 1.1.2.2. Giới thiệu về vi kim
• 1.1.3. Một số ưu và nhược điểm chung của vi kim
• 1.1.4. Phân loại vi kim
• 1.1.4.1. Vi kim đặc tạo vi kênh
• 1.1.4.2. Vi kim bao
• 1.1.4.3. Vi kim rỗng
• 1.1.4.4. Vi kim hòa tan
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên vật liệu, thiết bị
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Nghiên cứu các đặc tính của vi kim đặc tạo vi kênh
• 2.3.2. Nghiên cứu các đặc tính của vi kênh được tạo ra từ vi kim
• 2.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của quá trình tạo vi kênh đến vận chuyển một số dược chất qua da
• 2.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố thuộc về công thức đến việc vận chuyển calcitonin qua da đã tạo vi kênh
• 2.3.5. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Kết quả khảo sát phương pháp định lượng DC
• 3.2. Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố thuộc về vi kim đặc đến quá trình tạo vi kênh
• 3.3. Lựa chọn các biến đầu ra
• 3.4. Các biến đầu vào và khoảng biến thiên
• 3.5. Thiết kế thí nghiệm
• 3.6. Phân tích ảnh hưởng của biến đầu vào tới các biến đầu ra
• 3.7. Lựa chọn đặc điểm của vi kim để tiến hành các nghiên cứu tiếp theo
• 3.8. Tính chất của vi kim và vi kênh tạo ra từ vi kim đã lựa chọn
• 3.8.1. Tính chất của vi kim
• 3.8.2. Tính chất vi kênh
• 3.9. Ảnh hưởng của quá trình tạo vi kênh đến vận chuyển một số dược chất qua da
• 3.10. Đánh giá khả năng giải phóng dược chất qua da chuột và khả năng lưu giữ dược chất trên da của sCT (công thức H1)
• 3.11. Đánh giá khả năng giải phóng dược chất qua da chuột và khả năng lưu giữ dược chất trên da của berberin clorid (công thức H2)
• 3.12. Đánh giá khả năng giải phóng dược chất qua da chuột và khả năng lưu giữ dược chất trên da của dược chất A (công thức H3)
• 3.13. Đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố công thức đến vận chuyển sCT qua da đã tạo vi kênh
• 3.14. Ảnh hưởng của nồng độ dược chất đến vận chuyển sCT qua da đã tạo vi kênh
• 3.15. Ảnh hưởng của nồng độ chất tăng thấm (Tween 80) đến vận chuyển sCT qua da đã tạo vi kênh
• 3.16. Xây dựng công thức gel chứa sCT
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tìm hiểu về Vi Kênh Vận Chuyển Dược Chất Qua Da 55 ký tự

Trong bối cảnh y học hiện đại, việc vận chuyển dược chất qua da nổi lên như một giải pháp đầy hứa hẹn, mang lại nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống như uống hoặc tiêm. Ưu điểm bao gồm tránh được sự phân hủy của dược chất trong đường tiêu hóa, giảm thiểu tác dụng phụ toàn thân và cải thiện tính tuân thủ của bệnh nhân. Tuy nhiên, lớp sừng của da, với vai trò là hàng rào bảo vệ tự nhiên, lại gây ra những thách thức đáng kể trong việc hấp thụ qua da. Vi kênh (microneedles) ra đời như một giải pháp đột phá, giúp vượt qua rào cản này. Công nghệ này tạo ra các lỗ siêu nhỏ trên bề mặt da, đủ nhỏ để không gây đau đớn nhưng đủ lớn để dược chất có thể thẩm thấu một cách hiệu quả. Nghiên cứu này tập trung vào việc khám phá tiềm năng của công nghệ vi kênh, cụ thể là vi kênh đặc tạo vi kênh trong lĩnh vực dược phẩm. Tài liệu gốc nhấn mạnh: 'So với các phương pháp truyền thống như uống hoặc tiêm, việc vận chuyển dược chất qua da có nhiều ưu điểm như tránh được sự phân hủy của dược chất trong đường tiêu hóa'.

1.1. Cấu trúc da và ảnh hưởng đến hấp thụ dược chất

Da, cơ quan lớn nhất của cơ thể, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ chống lại các yếu tố môi trường. Cấu trúc da bao gồm ba lớp chính: biểu bì, hạ bì và mô dưới da. Lớp biểu bì, đặc biệt là lớp sừng, là rào cản chính đối với sự xâm nhập của dược chất. Lớp sừng, với cấu trúc 'gạch và vữa', hạn chế sự thẩm thấu của nhiều dược chất. Do đó, các phương pháp tăng cường tính thấm da, như sử dụng vi kênh, trở nên cần thiết để cải thiện vận chuyển dược chất qua da một cách hiệu quả. Các yếu tố như độ dày, thành phần, cấu trúc da, tuổi, loài, vị trí và thời gian đưa thuốc, tình trạng bệnh của da, độ ẩm, và các phương pháp tăng thấm cũng ảnh hưởng đến tốc độ hấp thu dược chất.

1.2. Hệ trị liệu qua da và ưu điểm vượt trội của vi kênh

Hệ trị liệu qua da mang lại nhiều lợi ích so với đường uống, bao gồm tránh chuyển hóa qua gan, giảm phá hủy dược chất, và cải thiện tuân thủ điều trị. So với đường tiêm, hệ trị liệu qua da giảm yêu cầu về nhân viên y tế và giảm đau cho bệnh nhân. Tuy nhiên, hiệu quả của hệ trị liệu qua da bị giới hạn bởi đặc tính của dược chất, đặc biệt là kích thước phân tử và độ thân dầu. Vi kênh giải quyết hạn chế này bằng cách tạo ra các kênh nhỏ, cho phép dược chất có kích thước lớn hoặc tính chất kém thân dầu dễ dàng vận chuyển qua da. Điều này mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi của vi kênh trong việc điều trị nhiều loại bệnh.

II. Phương pháp Vi Kênh Giải pháp Vận Chuyển Dược Chất 57 ký tự

Vi kênh nổi lên như một phương pháp vật lý hiệu quả để vận chuyển dược chất qua da. Nghiên cứu từ các trường đại học, viện nghiên cứu và công ty trên toàn thế giới đã chứng minh hiệu quả của vi kênh. Vi kênh là những kim siêu nhỏ, kích thước micron, có khả năng xuyên qua các lớp da một cách có kiểm soát, tạo ra các kênh nhỏ, cho phép dược chất thẩm thấu dễ dàng hơn. Khái niệm vi kênh lần đầu xuất hiện vào năm 1976, và từ đó công nghệ này đã trải qua nhiều cải tiến, bao gồm vi kênh rỗng, vi kênh đặc, vi kênh bao và vi kênh hòa tan. Mỗi loại vi kênh có ưu và nhược điểm riêng, phù hợp với các loại dược chất và mục đích điều trị khác nhau. Bằng sáng chế của tác giả Gerstel và Place vào năm 1976 đã đánh dấu bước khởi đầu quan trọng trong sự phát triển của công nghệ vi kênh.

2.1. Ưu điểm của vi kênh so với các phương pháp khác

So với đường tiêm, vi kênh giải quyết các vấn đề như vết thương do kim tiêm, chứng sợ kim tiêm, và lây nhiễm bệnh qua đường máu. Vi kênh cũng cho phép giảm liều và tăng cường đáp ứng miễn dịch trong vắc xin. So với thuốc uống, vi kênh cải thiện sinh khả dụng của thuốc bằng cách bỏ qua quá trình chuyển hóa qua gan và tránh phân hủy bởi enzyme tiêu hóa. So với hệ trị liệu qua da thông thường, vi kênh có thể được sử dụng để đưa thuốc với bất kỳ kích thước hoặc khối lượng phân tử nào vào da. Việc điều chỉnh kích thước, thiết kế và vật liệu của vi kênh cho phép cá nhân hóa liệu pháp điều trị.

2.2. Phân loại vi kênh và cơ chế hoạt động cơ bản

Hiện nay, có năm loại vi kênh chính được sử dụng: vi kênh đặc tạo vi kênh, vi kênh rỗng, vi kênh bao, vi kênh hòa tan và vi kênh nở. Vi kênh đặc được sử dụng theo quy trình hai bước: tạo vi kênh trước, sau đó bôi thuốc lên khu vực vi kênh. Vi kênh bao chứa thuốc được phủ lên bề mặt kim và tan nhanh khi tiếp xúc với da. Vi kênh rỗng cho phép tiêm hoặc truyền dung dịch thuốc trực tiếp vào da. Vi kênh hòa tan tan ra trong da và giải phóng thuốc. Mỗi loại vi kênh có cơ chế hoạt động khác nhau, nhưng đều hướng đến mục tiêu tăng cường vận chuyển dược chất qua da.

III. Nghiên cứu Ảnh hưởng của Vi Kênh Đặc lên Da 52 ký tự

Vi kênh đặc tạo vi kênh thường được sử dụng trong quy trình hai bước để vận chuyển dược chất qua da. Đầu tiên, vi kênh đặc được ấn vào da để tạo ra các vi kênh tạm thời. Sau đó, một công thức bôi da chứa thuốc (gel, kem, mỡ…) hoặc miếng dán được đưa lên khu vực có vi kênh để dược chất thấm vào da. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng kích thước, hình dạng và vật liệu của vi kênh ảnh hưởng đến hiệu quả tạo vi kênh và khả năng vận chuyển dược chất. Quá trình sản xuất vi kênh cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng và tính an toàn của sản phẩm. Tài liệu gốc cho biết: 'Vi kim đặc tạo vi kênh thường được sử dụng theo quy trình hai bước khi đưa thuốc qua da'.

3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả tạo vi kênh

Kích thước vi kênh, bao gồm chiều dài, đường kính và hình dạng, ảnh hưởng trực tiếp đến độ sâu và độ rộng của vi kênh được tạo ra. Vật liệu vi kênh, chẳng hạn như silicon, kim loại hoặc polyme, cũng ảnh hưởng đến khả năng đâm xuyên và độ bền của vi kênh. Mật độ vi kênh, tức số lượng vi kênh trên một đơn vị diện tích, quyết định diện tích tiếp xúc giữa dược chất và da. Áp lực và thời gian áp dụng vi kênh cũng cần được kiểm soát để đảm bảo tạo vi kênh hiệu quả mà không gây tổn thương quá mức cho da.

3.2. Vật liệu vi kênh Ưu và nhược điểm của từng loại

Silicon là vật liệu phổ biến để sản xuất vi kênh do tính chất cơ học tốt và khả năng tạo hình chính xác. Kim loại, như thép không gỉ, có độ bền cao và khả năng đâm xuyên tốt, nhưng có thể gây kích ứng da. Polyme, đặc biệt là các polyme sinh học phân hủy, được ưa chuộng do tính tương thích sinh học và khả năng kiểm soát tốc độ giải phóng thuốc. Tuy nhiên, polyme có thể kém bền hơn so với silicon hoặc kim loại. Việc lựa chọn vật liệu vi kênh phụ thuộc vào loại dược chất, vị trí ứng dụng và yêu cầu về độ an toàn và hiệu quả.

IV. Thực Nghiệm Vận Chuyển Dược Chất nhờ Vi Kênh 51 ký tự

Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá ảnh hưởng của quá trình tạo vi kênh đến vận chuyển dược chất qua da. Nhóm nghiên cứu đã lựa chọn ba dược chất làm mô hình: salmon calcitonin và berberin clorid (tính thấm kém) và dược chất A (tính thấm tốt hơn). Mục tiêu là xác định đặc điểm của vi kênh được tạo ra, khảo sát ảnh hưởng của quá trình tạo vi kênh đến vận chuyển dược chất, và bước đầu bào chế công thức kết hợp vi kênh để tăng cường hiệu quả vận chuyển dược chất qua da. 'Nhóm nghiên cứu tiến hành lựa chọn ba dược chất làm mô hình, trong đó, hai dược chất là salmon calcitonin và berberin clorid có tính thấm kém và dược chất A có tính thấm tốt hơn để đánh giá ảnh hưởng của quá trình tạo vi kênh đến vận chuyển dược chất qua da'.

4.1. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của vi kênh đến vận chuyển dược chất

Nghiên cứu sử dụng các mô hình da in vitro và in vivo để đánh giá hiệu quả vận chuyển dược chất qua da có sử dụng vi kênh so với không sử dụng vi kênh. Các phương pháp phân tích dược động học qua da, như đo nồng độ dược chất trong các lớp da và trong máu, được sử dụng để xác định tốc độ và mức độ hấp thụ qua da. Các kỹ thuật hình ảnh, như kính hiển vi, được sử dụng để quan sát vi kênh và đánh giá sự phân bố của dược chất trong da.

4.2. Kết quả và phân tích ảnh hưởng của các yếu tố công thức

Nghiên cứu đã khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dược chất, chất tăng thấm (ví dụ: Tween 80), và polyme trong công thức đến vận chuyển dược chất qua da đã tạo vi kênh. Kết quả cho thấy rằng việc tối ưu hóa công thức có thể cải thiện đáng kể hiệu quả vận chuyển dược chất. Ví dụ, việc sử dụng chất tăng thấm có thể làm tăng tính thấm da và sinh khả dụng của dược chất. Việc lựa chọn polyme phù hợp có thể kiểm soát tốc độ giải phóng dược chất và đảm bảo sự ổn định của công thức.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Vi Kênh và Vận Chuyển Dược Chất 58 ký tự

Công nghệ vi kênh mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực dược phẩm và mỹ phẩm. Trong dược phẩm, vi kênh có thể được sử dụng để điều trị các bệnh ngoài da, như viêm da cơ địa và vẩy nến, cũng như để vận chuyển dược chất điều trị các bệnh toàn thân, như tiểu đường và loãng xương. Trong mỹ phẩm, vi kênh có thể được sử dụng để cải thiện tình trạng da, như giảm nếp nhăn và tăng độ đàn hồi. Ngoài ra, vi kênh còn có tiềm năng trong việc tiêm vắc xin không đau và phân phối thuốc một cách cá nhân hóa. Tài liệu gốc có đề cập đến việc '[...] bước đầu bào chế công thức kết hợp với quá trình tạo vi kênh nhằm tăng cường hiệu quả vận chuyển salmon calcitonin qua da'

5.1. Vi kênh trong điều trị các bệnh ngoài da và toàn thân

Vi kênh có thể tăng cường hấp thụ qua da của các loại thuốc điều trị tại chỗ, như corticosteroid và thuốc kháng nấm, giúp cải thiện hiệu quả điều trị các bệnh ngoài da. Vi kênh cũng có thể được sử dụng để vận chuyển các dược chất có kích thước lớn hoặc tính chất kém thân dầu, như peptide và protein, điều trị các bệnh toàn thân. Ví dụ, vi kênh có thể được sử dụng để vận chuyển insulin cho bệnh nhân tiểu đường hoặc calcitonin cho bệnh nhân loãng xương.

5.2. Tiềm năng của vi kênh trong mỹ phẩm và tiêm vắc xin

Trong mỹ phẩm, vi kênh có thể kích thích sản xuất collagen và elastin, giúp giảm nếp nhăn và tăng độ đàn hồi của da. Vi kênh cũng có thể tăng cường sự thẩm thấu của các thành phần hoạt tính trong mỹ phẩm, như vitamin C và axit hyaluronic, giúp cải thiện tình trạng da. Trong lĩnh vực tiêm vắc xin, vi kênh có thể giảm đau và cải thiện đáp ứng miễn dịch so với tiêm truyền thống. Vi kênh cũng có thể giúp phân phối vắc xin một cách dễ dàng và tiết kiệm hơn, đặc biệt ở các vùng sâu vùng xa.

VI. Vi Kênh Tương Lai của Vận Chuyển Dược Chất Qua Da 59 ký tự

Công nghệ vi kênh đang phát triển nhanh chóng, với nhiều nghiên cứu tập trung vào việc cải thiện thiết kế, vật liệu và phương pháp sản xuất vi kênh. Các xu hướng phát triển bao gồm vi kênh thông minh, có khả năng tự điều chỉnh tốc độ giải phóng thuốc, và vi kênh sinh học phân hủy, giúp giảm thiểu tác động đến môi trường. Nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc đánh giá tính an toàn và hiệu quả của vi kênh trong các thử nghiệm lâm sàng quy mô lớn, cũng như phát triển các quy trình sản xuất vi kênh có tính khả thi về mặt kinh tế. Việc hợp tác giữa các nhà khoa học, kỹ sư và các công ty dược phẩm là rất quan trọng để đưa công nghệ vi kênh vào ứng dụng thực tế một cách rộng rãi.

6.1. Các xu hướng phát triển trong công nghệ vi kênh

Vi kênh thông minh sử dụng các vật liệu hoặc cảm biến để tự động điều chỉnh tốc độ giải phóng thuốc dựa trên các yếu tố như nồng độ glucose hoặc nhiệt độ da. Vi kênh sinh học phân hủy được làm từ các vật liệu có thể phân hủy tự nhiên trong cơ thể, giúp giảm thiểu tác động đến môi trường và loại bỏ nhu cầu loại bỏ vi kênh sau khi sử dụng. Các phương pháp sản xuất vi kênh mới, như in 3D và khắc laser, cho phép tạo ra vi kênh với độ chính xác cao và chi phí thấp.

6.2. Các thách thức và cơ hội trong tương lai

Thách thức lớn nhất là chứng minh tính an toàn và hiệu quả của vi kênh trong các thử nghiệm lâm sàng quy mô lớn. Cần có các nghiên cứu dài hạn để đánh giá tác động của vi kênh đến da và sức khỏe tổng thể. Việc phát triển các quy trình sản xuất vi kênh có tính khả thi về mặt kinh tế là rất quan trọng để giảm chi phí và tăng khả năng tiếp cận công nghệ này cho bệnh nhân. Việc hợp tác giữa các nhà khoa học, kỹ sư và các công ty dược phẩm là rất quan trọng để vượt qua các thách thức này và khai thác tối đa tiềm năng của công nghệ vi kênh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về vi kim và ảnh hưởng của da đến hấp thu dược chất từ vi kim 1. Ảnh hưởng của da đến hấp thu dược chất từ vi kim 1. Cấu trúc của da Da được coi là cơ quan lớn nhất và phức tạp nhất của cơ thể, chiếm khoảng 15% khối lượng cơ thể và có diện tích từ 1,5 đến 2,0 m2.

Rõ ràng, da đóng vai trò là cơ chế bảo vệ tuyến đầu và cơ chế bảo vệ chính chống lại các yếu tố môi trường bất lợi, bao gồm mất nước, vi sinh vật gây bệnh, các tác nhân vật lý, hóa học và sinh học [46]. Da chủ yếu được tạo thành từ ba lớp. Lớp trên là biểu bì, lớp dưới biểu bì là hạ bì, lớp thứ ba và sâu nhất là mô dưới da. Lớp biểu bì, lớp ngoài cùng của da, cung cấp hàng rào chống thấm nước và góp phần làm đều màu da, chứa lớp sừng và một số lớp khác.

Lớp hạ bì được tìm thấy bên dưới lớp biểu bì, chứa mô liên kết, nang lông, mạch máu, mạch bạch huyết và tuyến mồ hôi. Các mô dưới da sâu hơn được cấu tạo từ mỡ và mô liên kết. Cấu trúc da của con người [46] 1. Ảnh hưởng của da đến hấp thu dược chất Tốc độ và mức độ thẩm thấu của thuốc qua da có thể bị ảnh hưởng đáng kể bởi các yếu tố liên quan đến da như độ dày, thành phần, cấu trúc, tuổi, loài, vị trí và thời gian đưa thuốc, tình trạng bệnh của da, độ ẩm, và các phương pháp tăng thấm [22], [56].

Trong đó, khó khăn lớn nhất khi vận chuyển thuốc qua da là do bị cản trở bởi lớp sừng, đây là lớp ưa mỡ ngoài cùng của da (dày 20–50 µm) (hình 1. Lớp chặt chẽ này chứa các tế bào sừng (tế bào chết), ma trận lipid nội bào và corneodesmosome, do đó hình thành nên cấu trúc 'gạch và vữa' trong đó 'gạch' tượng trưng cho tế bào bị sừng hóa và 'vữa' tượng trưng cho ma trận lipid liên tục. Mối nối chặt chẽ được tạo ra bởi liên kết cộng hóa trị giữa tế bào sừng và ma trận lipid tạo thành chức năng hàng rào bảo vệ chính của da, còn được gọi là hàng rào hạn chế tốc độ phân phối thuốc chính [46]. Vi kim đã được chứng minh là có khả năng xâm nhập vào da, xuyên qua lớp sừng 2 và vào sâu trong lớp biểu bì, tránh tiếp xúc với các sợi thần kinh và mạch máu cư trú chủ yếu ở lớp hạ bì.

Giới thiệu về vi kim và hệ trị liệu qua da 1. Giới thiệu về hệ trị liệu qua da Các hệ trị liệu đưa thuốc qua da đem lại nhiều lợi ích hơn so với đường uống như thuốc không phải trải qua quá trình chuyển hóa qua gan, thuốc không bị phá hủy trong đường tiêu hóa, khả năng giảm tần suất sử dụng thuốc, đơn giản trong việc sử dụng thuốc và dừng thuốc (nếu cần), so với đường tiêm thì giảm và tránh được yêu cầu liên quan đến nhân viên y tế [11], [29]. Bệnh nhân, đặc biệt là trẻ em hay người già, thích sử dụng các hệ trị liệu qua da hơn dạng thuốc thông thường vì việc sử dụng thuốc qua da đơn giản, không gây đau, và tiện dụng hơn [3], [49]. Thông thường, các nhà nghiên cứu báo cáo về cơ chế thẩm thấu thuốc qua da theo ba con đường chính: xuyên qua tế bào, giữa các tế bào, qua các tuyến phụ trên da.

Đối với con đường xuyên qua tế bào, các thuốc sẽ thấm trực tiếp, xuyên qua lớp lipid kép ở biểu bì của da. Đây là đường đưa thuốc qua da tối ưu cho các thuốc có tính thân dầu cao. Đối với con đường đi giữa các tế bào, thuốc sẽ di chuyển dọc theo vùng lipid liên tục giữa các tế bào keratin của lớp biểu bì da. Các chất thân nước, không tích điện, và có khối lượng phân tử thấp được thấy đi qua da theo con đường giữa các tế bào này [23].

Ngoài ra, nang lông và tuyến mồ hôi được gọi chung là các tuyến phụ trên da cũng có thể là các con đường thẩm thấu thuốc hiệu quả, đặc biệt là các thuốc có tính phân cực, tích điện, thân nước và có khối lượng phân tử lớn. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra hai yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng thẩm thấu của thuốc qua da: (i) đặc tính của da và (ii) đặc tính hóa lý của thuốc [5]. Về đặc tính hóa lý của thuốc, hệ trị liệu qua da chỉ được ứng dụng hiệu quả giới hạn với các thuốc có khối lượng phân tử nhỏ (100–500 Da), hoạt tính cao, và đặc tính thân dầu trung bình (log P trong khoảng 1,0–3,0) do đặc tính thân dầu và cấu trúc chặt chẽ của lớp biểu bì [10], [20]. Từ những hạn chế trên, nhiều phương pháp vật lý được sử dụng để tăng cường hiệu quả thẩm thấu của thuốc qua da, nổi bật là vi kim [47].

Giới thiệu về vi kim Gần đây, vi kim nổi lên như một phương pháp vật lý hiệu quả để đưa thuốc qua da. Nhiều nghiên cứu từ các trường đại học, viện nghiên cứu, và công ty trên thế giới đã chứng minh hiệu quả của vi kim [27], [37], [38]. Vi kim được định nghĩa là những chiếc kim với kích thước micron (có chiều dài từ 25 đến 2000 µm) có thể xuyên và đi qua các lớp da một cách có kiểm soát để tạo ra các kênh nhỏ trong da, cho phép thuốc thẩm thấu qua da một cách dễ dàng hơn [66]. Khái niệm kim với kích thước micron lần đầu xuất hiện trên bằng sáng chế của tác giả Gerstel và Place vào năm 1976.

Sau 3 đó bằng sáng chế về vi kim rỗng sử dụng trong việc đưa thuốc qua da được đăng ký vào năm 1996. Vi kim đặc tạo vi kênh làm từ silicon lần đầu được sử dụng để đưa calcein qua da vào năm 1998. Trong năm 2000, các nhà nghiên cứu phát triển vi kim rỗng để tiêm dung dịch thuốc vào da. Vi kim bao lần đầu được bào chế vào năm 2004 để tăng sự thẩm thấu của desmopressin qua da.

Sau đó, vào năm 2006, vi kim hòa tan chứa thuốc được sản xuất để đưa bovine serum albumin và calcein qua da. Cuối cùng, vi kim nở được phát triển vào năm 2012 để đưa thuốc phân tử nhỏ và lớn qua da một cách hiệu quả. Đã có nhiều bài báo tổng hợp về các khía cạnh khác nhau của vi kim như quá trình sản xuất [19], [62], thiết kế [59], ứng dụng trong việc đưa thuốc, mức độ an toàn [48], các nghiên cứu lâm sàng [19], mô phỏng trên máy tính [64],… ❖ Một số ưu và nhược điểm chung của của vi kim Ưu điểm của vi kim: So với đường tiêm: Vi kim không chỉ giúp giải quyết các vấn đề gặp phải với kim tiêm truyền thống như vết thương do kim tiêm, chứng sợ kim tiêm, rác thải kim loại và lây nhiễm các bệnh qua đường máu mà còn đem lại hiệu quả giảm liều và đáp ứng miễn dịch mạnh (vắc xin). Ngoài ra, việc sử dụng vi kim không yêu cầu sự giúp đỡ hay can thiệp của nhân viên y tế, từ đó cho phép bệnh nhân tự sử dụng tại nhà [46].

So với thuốc dùng qua đường uống: Dù đường uống rất thuận tiện nhưng hiệu quả phân phối thuốc bị hạn chế do tác dụng chuyển hóa bước một qua gan, vi kim đã giúp cải thiện sinh khả dụng của thuốc bằng cách bỏ qua quá trình chuyển hóa qua gan, và tránh sự phân hủy thuốc bởi enzyme ở hệ tiêu hóa [46]. So với hệ trị liệu qua da thông thường: vi kim có thể được sử dụng để đưa thuốc với bất kỳ kích thước hay khối lượng phân tử nào vào da. Các vết đâm xuyên gây ra bởi vi kim tạm thời và có thể hồi phục giúp làm giảm nguy cơ kích ứng và nhiễm trùng da. Chiều dài của vi kim và độ sâu của vi kênh có thể được điều chỉnh để đưa thuốc da tới các lớp da đích.

Việc cá nhân hóa liệu pháp điều trị với một nhóm bệnh nhân nhất định có thể đạt được bằng cách thay đổi kích thước, thiết kế, hay vật liệu của vi kim [46]. Việc sử dụng các nguyên liệu an toàn, tương thích về mặt sinh học, và có khả năng tự phân hủy giúp hạn chế tối đa rủi ro phản ứng viêm và các vấn đề an toàn về sinh học. Ngoài ra, việc kết hợp vi kim với các phương pháp vật lý khác đem lại hiệu quả cộng hưởng, tăng cường hơn nữa hiệu quả đưa thuốc qua da [46]. Một số nhược điểm của vi kim đã được ghi nhận: Vi kim chỉ có thể vận chuyển một lượng thuốc rất hạn chế.

Hơn nữa, tính đàn hồi của da làm giảm độ đâm sâu của vi kim. Các đặc tính của da (độ dày, độ ẩm, tính đàn hồi) gây khó khăn cho việc đạt được một độ sâu của vi kênh nhất quán và có tính lặp lại. Ngoài ra, hiện tại còn thiếu các quy định hướng dẫn, thực hành sản xuất tốt, và hệ 4 thống kiểm soát tiêu chuẩn chất lượng cho quy mô sản xuất lớn. Sự thiếu hụt vốn đầu tư từ các công ty dược cũng tạo thành một trở ngại đáng kể cho việc phát triển các sản phẩm vi kim [46].

❖ Phân loại vi kim: Hiện nay có năm loại vi kim được sử dụng trong việc đưa thuốc qua da gồm: vi kim đặc tạo vi kênh, vi kim rỗng, vi kim bao, vi kim hòa tan, và vi kim nở (hình 1. Quá trình vận chuyển thuốc qua da bằng vi kim: (a) Vi kim đặc cải thiện sự thẩm thấu của thuốc qua da bằng cách tạo ra các vi kênh thân nước tạm thời trên da. (b) Thuốc được bao lên bề mặt của vi kim và tan nhanh khi được đưa vào trong da. (c) Vi kim rỗng đâm xuyên vào da, cho phép tiêm dung dịch thuốc vào trong da.

(d) Sau khi được đưa vào trong da, vi kim hòa tan tan ra trong da và giải phóng thuốc vào trong các lớp da. Vi kim đặc tạo vi kênh Vi kim đặc tạo vi kênh thường được sử dụng theo quy trình hai bước khi đưa thuốc qua da. Trước tiên vi kim đặc được ấn vào da, sau khi rút ra sẽ hình thành các vi kênh tạm thời trên da. Sau đó, một công thức bôi da chứa thuốc (gel, kem, mỡ…) hay miếng dán được đưa lên khu vực có các vi kênh để vận chuyển thuốc vào da [43], [44], [45].

Vi kim bao Nguyên tắc của vi kim bao là công thức thuốc được phủ/ bao lên bề mặt của vi kim.