[論文レビュー] Silicon microneedles array with biodegradable tips for transdermal drug delivery

Bo Chen, JUN-MING WEI+3 more|ArXiv.org|Feb 21, 2008

Advancements in Transdermal Drug Delivery参考文献 8被引用数 10

ひとこと要約

本論文では、透皮薬物送達中に針の破損のリスクを軽減するため、生分解性の多孔質シリコンチップを備えたシリコンマイクロニードルアレイを提案する。反応性イオンエッチングおよび選択的アンオジゼーションを用いて作製されたマイクロニードルは、カルシエインの制御放出を実現し、残留断片のリスクが低減する安全で生分解性のある薬物送達の可能性を示している。

ABSTRACT

This paper presents the fabrication process, characterization results and basic functionality of silicon microneedles array with biodegradable tips. In order to avoid the main problems related to silicon microneedles : broking of the top part of the needles inside the skin, a simple solution can be fabrication of microneedles array with biodegradable tips. The silicon microneedles array was fabricated by using reactive ion etching while the biodegradable tips were performed using and anodization process that generates selectively porous silicon only on the top part of the skin. The paper presents also the results of in vitro release of calcein using microneedles array with biodegradable tips

研究の動機と目的

• 透皮薬物送達中にシリコンマイクロニードルが破損する臨床的リスクに対処すること。
• アンオジゼーションを用いて形成される多孔質シリコンを用いた生分解性チップソリューションの開発。
• 透皮応用向けに、安全性と機能性が向上したマイクロニードルアレイの作製。
• モデル化合物としてのカルシエインを用いてin vitro薬物放出性能の検証。

提案手法

• 反応性イオンエッチング（RIE）を用いた高長径比構造の正確なマイクロニードルアレイの作製。
• 針先部に限定してアンオジゼーションにより多孔質シリコンチップを選択的に形成し、生分解性領域を構築。
• 各向性エッチングを用いてマイクロニードルの形状を定義し、挿入時の構造的整合性を確保。
• 多孔質シリコン層の厚さおよび多孔率を調整することで、制御放出メカニズムを統合。
• カルシエインを用いたin vitro放出実験により、薬物送達性能の評価。
• アンオジゼーション後のマイクロニードルの形態、多孔率、機械的安定性の特性評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 生分解性の多孔質シリコンチップをシリコンマイクロニードルに選択的に形成し、破損を防止できるか？
• RQ2 多孔質シリコンチップは、カルシエインのようなモデル薬物をin vitroで制御放出可能か？
• RQ3 アンオジゼーションおよび薬物充填後にマイクロニードルアレイの構造的・機能的安定性はいかほどか？
• RQ4 アンオジゼーションプロセスはマイクロニードルチップの機械的整合性および溶解プロファイルにどのように影響するか？

主な発見

• 反応性イオンエッチングを用いて、高長径比のシリコン構造を備えたマイクロニードルアレイを効果的に作製した。
• 選択的アンオジゼーションにより、針先部にのみ多孔質シリコンチップが形成され、生分解性層の空間的制御が確認された。
• カルシエインのin vitro放出は、時間経過に伴い持続的かつ制御的に行われ、機能的な薬物送達能力を示した。
• 多孔質シリコンチップは体内で予想される生分解により、皮膚内に残留断片が残るリスクが低減される。
• 製造プロセスはシリコンシャフトの構造的整合性を維持しつつ、チップ部に生分解性機能を付与している。