Извлечение интерстициальной жидкости кожи с помощью пластырей с микроиглами

Интерстициальная жидкость — основной компонент жидкой среды организма, заполняющий пространства между клетками. Кровь же циркулирует только в сосудах и состоит из клеток крови и плазмы. Обе жидкости содержат биомаркеры — ценные индикаторы состояния здоровья, включая белки, гормоны, ДНК, лекарства и метаболиты.

Стандартным источником для измерения биомаркеров является кровь, забираемая венозной пункцией. Этот метод имеет недостатки: сложности при «сворачивающихся» или труднодоступных венах, риск инфицирования и неудобство при необходимости многократного забора.

Чтобы решить эти проблемы, учёные обратились к альтернативному источнику — интерстициальной жидкости. Она имеет преимущества перед кровью как резервуар для некоторых локализованных и более активных лекарств, а также богата биомаркерами, метаболитами и терапевтическими препаратами, находясь прямо под верхним слоем кожи.

Один из перспективных методов доступа к ней — использование пластырей с микроиглами. Такие пластыри изготавливаются из жидко-поглощающих материалов и содержат массив микроигл длиной около 600 микрометров (примерно как крупинка соли). Пластырь накладывается на кожу, впитывает интерстициальную жидкость, после чего снимается для анализа.

Исследовательская группа под руководством Али Хадемхоссейни, доктора философии, директора и CEO Института Терасаки, разработала и оптимизировала такой пластырь. В его основе используется гель из желатина метакрилоила (GelMA) — высокопоглощающего и прочного гидрогеля. Этот материал был выбран за биосовместимость, адаптируемость состава и превосходные свойства по сравнению с ранее использовавшимися.

Гель отливали в форму пластыря с массивом твёрдых микроигл на одной стороне. Команда провела обширные испытания для определения оптимальной концентрации геля, степени и времени сшивания полимера, чтобы достичь лучших поглощающих свойств, прочности игл и проникновения в кожу. Эффективность впитывания гелем жидкости также устраняет необходимость создания полых игл, что упрощает производство.

Сравнительные исследования уровней лекарств и глюкозы в образцах, извлечённых пластырем GelMA, и в крови, взятой обычным способом, показали высокую сопоставимость результатов. Объём жидкости, собранной пластырем GelMA, также оказался больше, чем у других пластырей с микроиглами.

«Сбор образцов у пациентов неинвазивным способом важен, особенно в эпоху COVID. Мы рады разработанным микроиглам, так как они открывают быстрые способы сбора образцов у пациентов просто и безболезненно», — говорит доктор Хадемхоссейни.

Пластырь GelMA от Института Терасаки демонстрирует улучшения в дизайне, экономической эффективности, простоте производства и удобстве. Его уникальные качества были недавно представлены на обложке журнала Small.