经皮药物导入系统研制

作     者：潘志雄 

作者单位：南方医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：余学飞;彭达明

授予年度：2012年

学科分类：100702[医学-药剂学] 1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 1006[医学-中西医结合] 100602[医学-中西医结合临床] 10[医学] 

主      题：经皮给药 电致孔法 离子导入 超声波导入 

摘      要：随着生物工程技术的发展,越来越多的蛋白质多肽类药物应用于临床,但是由于这类药物口服时易受胃肠道酶降解和肝脏的首过作用影响,且稳定性差,生物半衰期短,实践中如何有效地将此类药物传递到人体内,是药物治疗中面临的新课题,经皮给药途径是一种安全有效方便的给药方法,可以克服上述缺点,且由于皮肤不像其他黏膜含有大量的蛋白水解酶,有利于保持药物的稳定性。但是,由于皮肤角质层的屏障作用和该类药物的大分子量,高水溶性,用传统的被动扩散和通透促渗剂来增加该类药物的通透率很难达到理想的效果。直到近十几年来,物理促渗方法引入经皮药物导入领域并且取得不断的发展,使得大分子多肽类药物的经皮导入得以实现。 皮肤作为人体最大的器官,不像其他黏膜含有大量的蛋白水解酶,所以有利于保持药物的稳定性,经皮导入多肽和蛋白质避免了皮下注射和经消化道用药的缺点,为蛋白质药物的导入提供了一种方便有效的方式。然而,皮肤的角质层只允许亲脂性小分子药物通过,蛋白质药物分子量大且具有亲水性,不能透过皮肤角质层进入人体。为了克服皮肤的屏障作用,采用化学促渗剂,超声空化技术,电离导入技术,电致孔技术等方法来增加皮肤的通透性,以达到有效的药物渗透率 本研究的目的是研制一种基于单片机控制的经皮药物导入系统,该系统采用STC12C5S60S2单片机为控制核心,实现对电致孔导入,离子导入和超声波导入各功能模块的控制。系统通过三种物理方法之间的协同作用,促使离子,大分子药物透过皮肤屏障,定向,定量，定速地进入病变组织和器官，发挥局部和全身治疗的目的。通过各功能模块的软硬件设计,实现了致孔强度,电导强度,超导强度,输出频率,治疗时间各治疗参数可调的经皮药物导入系统,在实现药物经皮导入的同时有利于维持药物的活性,提高药物的生物利用度。 本文从仪器设计的思路重点介绍了以下几个部分。第一部分是仪器设计的理论基础,即从药物经皮渗透过程、经皮药物导入的物理方法的概念,作用机制和影响因素等方面进行分析。第二部分从硬件设计的角度详细介绍了系统的总体结构和功能,然后分别介绍了电致孔导入技术,电离导入技术和超声波脉冲导入技术的设计方案与实现,以及人机交互接口的设计。第三部分从软件设计的角度介绍了仪器设计的编程环境和编程语言,采用C语言按模块化设计的编程思想设计仪器的主程序和实现各部分功能的子程序,使软件从整体上结构清晰,可读性强,便于调试和维护。最后着重对系统进行了干扰分析并提出解决的办法,对系统输出的多种信号进行了相应的测试,以确定系统的输出是否满足要求,并将测试结果反馈到设计过程的各个环节中去,对仪器的设计进行不断的完善。 经皮给药系统以微控制器为核心,采用电致孔导入技术,电离导入技术和超声波导入技术从不同角度克服皮肤屏障,促进药物经皮吸收,在软硬件上合理的设计实现三种机制的协同作用,提高药物导入的效率。本课题研制出经皮给药系统样机,该系统操作简便,以无创的方式经皮给药可以提高病人的依从性,通过各治疗参数的调节,可用于多种药物的经皮导入,并为个体化治疗的实现提供可能。