Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การสร้างและทดสอบเข็มฉีดยาขนาดไมครอนสำหรับระบบส่งยาผ่านทางผิวหนัง

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Fabrication and Characterization of Microneedles for Transdermal Drug Delivery System

Year (A.D.)

2014

Document Type

Thesis

First Advisor

วีระยุทธ ศรีธุระวานิช

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมเครื่องกล

DOI

10.58837/CHULA.THE.2014.1187

Abstract

การฉีดยาเป็นวิธีที่เป็นที่นิยมที่สุดในการนำยาหรือวัคซีนเข้าสู่ร่างกาย การฉีดยามีต้นทุนต่ำ รวดเร็วและสามารถใช้ได้กับยาเกือบทุกชนิด แต่มีข้อเสียที่ทำให้คนไข้รู้สึกเจ็บ และยังมีประเด็นที่เกี่ยวข้องกับการกำจัดเข็มฉีดยาที่ใช้แล้ว เข็มฉีดยาขนาดไมครอน (Microneedles) จึงได้รับความสนใจเป็นอันมากเพราะสามารถที่จะแก้ไขปัญหาดังกล่าวได้ โดยเฉพาะเข็มฉีดยาขนาดไมครอนประเภทที่ย่อยสลายได้เป็นเข็มที่ทำจากวัสดุย่อยสลายได้ผสมกับยา เมื่อติดลงบนผิวหนังเข็มฉีดยาดังกล่าวจะเจาะทะลุชั้นผิวหนังแต่ไม่ถึงชั้นประสาททำให้ไม่รู้สึกเจ็บ โดยตัวยาจะถูกปล่อยออกมาพร้อมๆกับตัวเข็มที่ย่อยสลายทำให้ไม่ก่อให้เกิดขยะติดเชื้อ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ในการศึกษากระบวนการในการสร้างเข็มฉีดยาขนาดไมครอนประเภทย่อยสลายได้จากวัสดุ 2 ชนิด คือ maltose และ silk fibroin โดยเป็นการพัฒนาเข็มฉีดยาขนาดไมครอนจากสารละลาย maltose ขึ้นเป็นครั้งแรก ทั้งนี้เข็มฉีดยาขนาดไมครอนประเภทดังกล่าวไม่จำเป็นต้องใช้อุณหภูมิสูงในการขึ้นรูปและมีต้นทุนที่ต่ำเมื่อเทียบกับเข็มประเภทอื่นๆ นอกจากนี้ได้ปรับปรุงเข็มดังกล่าวให้มีประสิทธิภาพที่สูงขึ้นโดยพัฒนาเป็นเข็มฉีดยาขนาดไมครอนประเภท composite ที่ประกอบด้วยชั้นของวัสดุที่แตกต่างกันตั้งแต่ 2 ชั้น ในการทดสอบประสิทธิภาพของเข็มฉีดยาขนาดไมครอนประเภท silk fibroin ที่พัฒนาขึ้น ทางคณะวิจัยได้ทำการทดสอบใน 3 การทดสอบ ในการทดสอบความเสียหายทางกล (Mechanical Failure) พบว่าแต่ละเข็มฉีดยาขนาดไมครอนเกิดความเสียหายทางกลที่แรงขนาด 0.496 นิวตัน ในการทดสอบการเจาะผ่านชั้นผิวหนังของหนูทดลอง ซึ่งภาพจากการทำวิเคราะห์ชิ้นเนื้อเยื่อด้วยวิธีการ histology พบว่าเข็มฉีดยาขนาดไมครอนสามารถเจาะทะลุผ่านชั้นผิวหนังของหนูทดลองได้ ในการทดสอบการปลดปล่อยยาของเข็มฉีดยาขนาดไมครอน โดยใช้สาร Trypan Blue เป็นโมเดลยา โดยจุ่มลงในน้ำเกลือ PBS ที่มีค่าpH 7.4 ที่อุณหภูมิ 35 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลา 5 วัน ซึ่งผลการทดลองพบการปลดปล่อยยาของเข็มฉีดยาขนาดไมครอนพบว่าสามารถปลดปล่อยยาได้ 62% และ 82% ภายหลัง 1 และ 2 วันหลังจากเริ่มการทดลอง

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

Injection is the most popular method to deliver drugs or vaccines into the body. It is low cost, rapid and compatible with almost any drugs. However, the disadvantages of injection are the pain experienced by patients, and the issue of disposing the used needles. Therefore, there is increasing interest in microneedles since such devices can overcome these problems, especially, dissolving microneedles that are made of biodegradable materials mixed with drugs. Upon insertion into skin, microneedles penetrate through skin (epidermis/dermis) without reaching nerves, hence offering painless injection. This study aims to study on 2 biodegradable materials; maltose and silk fibroin. This work demonstrated a fabrication of microneedles from maltose solution for the first time. Such microneedles do not require high temperature in the fabrication process and they are low-cost in comparison with other types of microneedles. Furthermore, to improve the performance of the microneedles, composite microneedles which consist of 2 or more layers of different materials have been developed. In the performance tests, silk fibroin microneedles have been characterized in 3 tests. In mechanical failure test, each microneedle was damaged at a force magnitude of 0.496 N. In penetration test through mouse’s skin, histology section image showed that microneedles could penetrate the skin. In drug release test, trypan blue was used as drug model whereas the microneedles were dipped in PBS solution with a pH of 7.4 at 35°C for 5 days. The results showed that 62% and 82% of drug were release 1 and 2 days after the experiment.

Link to Full Text

Share

COinS