皮膚オスモシスによる超高効率なウェアラブル投薬システムの創出

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皮膚を経路として体内に薬剤を送達する経皮投薬は，現在の経口・注射製剤の代替もふくめ，将来さまざまな薬剤への適用が期待される．しかし現在，経皮投与は湿布や塗り薬，ニコチンパッチなど一部の薬剤にかぎられており，適用範囲は限定的である．適用範囲のせまさの原因は，とりわけ皮膚最外の表皮バリア膜（角層，厚みca. 200 um）と表皮下の組織内との双方における物質拡散の遅さであり，これらの解決が本分野における一般的な課題である．本研究では，表皮バリア膜を機械的に破壊・貫通する多孔質マイクロニードル（PMN, 針長ca. 500 um）を体内外をつなぐインターフェースとしたうえで，電気浸透流をくみあわせて表皮下組織にて能動的な送液を行う薬剤送達システムを，小型バイオ燃料電池で駆動可能なウェアラブルなパッチ形態で実装することを目標とした．電気浸透流は，イオンの移動にともなってうまれる水流であり，PMN内空および表皮下組織を経由して循環系末梢に高流量で薬剤送達をする役割をになう．電気浸透流を低電力（小型電池）・高流量でおこすことがウェアラビリティのために必要であるため，電気浸透効率の高いPMNを開発した．具体的には先行研究のPMN内空にイオン性ハイドロゲルを充填したことで，PMN-表皮下組織系における電気浸透効率の増大に成功し，また通常皮膚において浸透可能な分子サイズの上限（分子量500）を上回る大分子（分子量10,000）について経皮送達に成功した．また近年流行するウイルス性感染症への応用を視野に，さらにサイズの大きい薬剤の輸送を可能にする研究に着手した．具体的にはハイドロゲル充填法からPMN内孔壁への電荷修飾法に切り替えたことで，浸透可能なモデル薬剤サイズについて従来法の最大4, 5 nm（分子量10,000）から最大100 nm程度のサイズまで拡張することに成功した．