2013在经皮给药载体的超音波

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黄柏中盐酸小檗碱超声波经皮渗透量实验研究

黄柏中盐酸小檗碱超声波经皮渗透量实验研究

黄柏中盐酸小檗碱超声波经皮渗透量实验研究【摘要】:目的:软组织损伤是体育运动中的常见病和多发病,传统治疗方法有外用药物和物理因素的单独或配合治疗。

这一基础上稍加创新,在损伤局部同时施加药物和物理双重治疗因素,选择治疗软组织损伤时常用的外敷新伤药中具有抗炎止痛功效的中药黄柏,运用对软组织损伤治疗效果明显的超声波导入方法,在低超声强度情况下,考察超声频率、作用时间以及联合化学促渗剂对黄柏药用成分盐酸小檗碱体外经皮渗透量的影响,找到适合中药黄柏超声透入的最优超声参数,为软组织损伤新型治疗方法及超声波复方中药制剂的药代动力学研究提供科学的依据。

方法:采用冷浸回流法对黄柏药用成分盐酸小檗碱进行实验室粗提,以乳膏基质作为药物载体,制成适用于超声波药物透入的黄柏乳膏;将超声强度定为0.1W/cm2,选择空白对照及300KHz-1400KHzl2个超声频段,运用超声经皮给药实验仪,对有无化学促渗剂的黄柏乳膏进行固定接触法的超声透入实验,并在3min、5min、10min、15min、20min时间点抽取接收液,使用高效液相色谱仪检测盐酸小檗碱的含量并计算各时间点的累积渗透量。

运用SPSS18.0数据处理软件进行超声频率、作用时间及化学促渗剂对盐酸小檗碱累积渗透量影响的多因素方差分析。

结果:(1)本实验高效液相色谱法(HPLC)最佳色谱条件为:ThermoC18色谱柱(4.6×150mm,5μm),流动相为乙腈-0.1%磷酸(40:60,pH=4.0,每100ml 磷酸中加0.1g十二烷基磺酸钠);检测波长:265nm;流速:1ml/min;柱温:25℃。

(2)无论有无化学促渗剂,800KHz频率下盐酸小檗碱累积渗透量均为最高,但无化学促渗剂时,低强度超声促渗效果不明显;在添加化学促渗剂的条件下,盐酸小檗碱平均累积渗透量从高到低的超声频率排序为800KHz、900KHz、700KHz、500KHz、600KHz、1000KHz、1100KHz、1400KHz、300KHz、1300KHz、400KHz、1200KHz。

中药延胡索超声体外经皮给药实验研究

中药延胡索超声体外经皮给药实验研究

中药延胡索超声体外经皮给药实验研究【摘要】:目的:超声波经皮给药能有效促进药物的经皮吸收,但不同药物对超声波条件的要求是不同的,需要大量基础实验研究每一个特定药物的最佳超声条件。

本文针对临床上常用止痛中药延胡索进行超声波经皮给药的实验研究,观察低强度超声波对延胡索中延胡索乙素经皮渗透量的影响,选择最适合延胡索乙素经皮渗透的超声条件,为高端超声波理疗仪中止痛中药参数的合理选定以及中药延胡索的临床应用提供有力的实验基础。

方法:用高端超声经皮给药理疗仪对中药延胡索乳膏进行体外经皮渗透研究,实验皮肤采用SD雄性大鼠腹部皮肤,观察0.1W/cm2超声波强度下12个超声声频(300-1400KHz),5个作用时间(3min、5min、10min、15min、20min)对有无添加化学促渗剂的中药延胡索乳膏中延胡索乙素累积渗透量的影响。

利用Waters 高效液相色谱仪对不同超声条件下所取得的样品进行延胡索乙素含量的测定。

取得的数据用Excel2003和SPSS18.0统计软件进行方差分析。

结果:(1)无超声作用时,中药延胡索乳膏中延胡索乙素在3-20min的累积渗透量范围在15-29μg/ml之间;加上超声波作用后,延胡索乙素在3-20min的累积渗透量范围在62-184μg/ml之间。

(2)超声频率1000KHz作用20min,延胡索乙素的累积渗透量最大为184.21μg/ml,是无超声促渗作用20min的6.39倍。

添加4%氮酮和5%丙二醇,合并超声频率1000KHz作用20min,延胡索乙素累积渗透量最大为506.32μg/ml,是无任何促渗20min的17.56倍。

(3)方差分析显示:超声波频率、超声波作用时间以及化学促渗剂三个因素均对延胡索乙素的累积渗透量具有显著影响(P0.01),化学促渗剂超声波频率作用时间。

结论:(1)超声波作用能提高中药延胡索乳膏中延胡索乙素的渗透量。

(2)300-1400KHz的超声声频都适合中药延胡索乳膏中延胡索乙素的超声经皮给药,其中以1000KHz的促渗效果最好。

[超声透皮给药]报告

[超声透皮给药]报告
超声波空化作用是指存在于液体中的微小气泡核在声波的作用下产 生振动,当声压达到一定值时,气泡将迅速膨胀,然后突然崩溃,同时 产生冲击波,这种膨胀、振荡、崩溃等一系列动力学过程称超声波空化 作用。
2021/5/27
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皮肤的保护屏障
2021/5/27
如果说角质细胞是“砖”,那么胞间脂质 就是“水泥”,它们共同组建成一层保护 墙。
2021/5/27
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低频超声透皮给药效的局限性
•超声波对皮肤有损害作用
离体皮肤在强度为2~3 W/ cm2,高频超声(1~3 MHz)辐照下能发生肉眼可见的改 变 ,组织学研究发现角质细胞的多种改变如表皮剥离、水肿和真皮上层胶原纤维 的降解 ,而单用热处理未发现这些损害,透射电子显微镜可见胞浆内细胞器和胶原 纤维的改变、皮肤表面可见孔洞。但只要不是长期的 ,这些损害是可恢复的。
产热程度与强度呈正相关 ,与频率呈负相关 ,即强度越大产热越大 ,频率越高 ,穿透越浅 , 吸收越多 ,产热越高。 此外 ,探头的移动与否、偶合剂的不同形式对产热程度均有影响。热效应是高频超声使 皮肤渗透性增加的主要影响因素 ,但热效应对低频超声促渗的影响不大。
目前很多研究更加重视控制和降低热效应,因为温度大幅升高且皮肤长期暴露在高温中, 反而会导致有害的副作用,如表皮脱离,烫伤,表皮及其下组织坏死等。
辐射力效应:药剂以流动的形式渗透皮肤 ,超声波传播过程中产生的辐射压力 , 能够促进药物穿透皮肤和血栓。
脂类萃取(可能为空化作用引发):皮肤角质层上约30%的脂类,在低频超声辐照 下(20 kHz, 15 W/cm2),能够被萃取进入到耦合剂中。 作用表现:(1) 皮肤电阻降低;(2) 皮肤对水的通透性增加;(3) 皮肤在治疗 后依然能维持较高的渗透性。

药物的超声波导入

药物的超声波导入

药物的超声波导入药物的超声波导入药物的超声波导入,是经皮透入的药物,在超声波的作用下,更好地发挥药效的一种治疗方法。

由于皮肤的真皮有90%是血管丰富的结缔组织,所以,药物经表皮透入到真皮等皮下组织,在活跃的血液循环带动下,药物会很快被机体所吸收。

药物经皮吸收的最大特点,既可避免药物对肠胃及肝脏的损害,也可避免药物的有效成分经消化道可能发生的肠胃灭活以及肝脏首过等效应,从而可提高药物的利用度。

因此,药物经皮吸收不仅是制药学研究的热点,也是临床治疗研究的热点。

正是由于药物经皮吸收有较大的安全性、有效性,可减少许多不良反应。

所以,近年来出现了许多经皮吸收的药物以及促进皮肤吸收的物理方法与设备。

为了提高药物经皮吸收的效果,多从两个方面来考虑:一是提高药物经皮肤的透入能力;二是提高机体对药物的吸收能力。

为了提高药物经皮的透入能力,我们采用了如下技术措施:1、采用精细化工技术,将药物制成有如现代化妆品的形态,使其具有表面活性和良好的保水性能。

因为表面活性物质可增加表皮类脂膜对药物的透过率,从而可促进药物的扩散;由于提高了皮肤角质层的含水量,可使角层层膨胀成多孔状态而易于药物的穿透。

2、运用力化学及纳米技术,可使药物颗粒细化接近纳米尺度,可使药物的大分子得以适当降解,使药物分子与水分子结合成水合态,特别是使药物形成自组织的纳米微囊泡。

药物的这些形态不仅进一步提高了药物的穿透与扩散能力,而且因水合作用可提高皮肤的表面温度,从而加快血液循环,降低药物与机体间生化反应的活化能势垒。

3、选择了效果良好的天然透皮剂。

为了提高药物经皮的透入性,人们往往加入一些二甲基亚砜、氮酮等人工合成的透皮剂。

然而实验表明,一些天然的透皮剂,不仅有更好的透皮效果,而且有更高的安全性。

在我们的产品中,便加入一定比例的中药透皮剂。

为了提高机体对药物的吸收能力,往往通过按摩的机械效应;熨贴或红外线的热效应;通过电磁场改善机体的电介质特性的电学效应以及通过超声波的导入等,来提高机体对药物的吸收能力。

优质医学超声透皮给药

优质医学超声透皮给药
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超声促渗的临床应用
临床应用于治疗主要是低频超声。对 局部皮肤病变和肌肉骨骼系统疾病来说 ,最 佳的给药方式是局部给药 ,使药物在病变局 部达到有效浓度 ,超声促渗技术能够增强药 物的局部浓度 ,因而被广泛用于治疗这类疾 病 ,目前临床应用比较成熟的主要在以下几 方面:
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• 防治瘢痕 • 局部皮肤病变 • 肌肉骨骼系统疾病 • 皮肤美容 • 其他
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超声促渗的作用机制
关于超声促渗的作用机制历来阐述较 多 ,对发挥主要作用的机制说法各执一词 ,目 前认为超声波可能通过热效应、机械效应、 空化效应和辐射压力来促进皮肤渗透性的 增加。
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1.热效应
超声在介质中传播时均可显著的产热 ,产热过程即是机械能 在介质中转变成热能的能量转换过程。产热程度与强度呈正相 关 ,与频率呈负相关 ,即强度越大产热越大 ,Asano 等在暴露于高 频超声波(1 MHz ,1~2 W/ cm2,持续模式)的小鼠皮下放置温度探 针 ,发现强度为 1 W/ cm2时温度为 6 ℃;强度为 2 W/ cm2时温度 为 11 ℃,同时伴有皮肤的损伤;频率越高 ,穿透越浅 ,吸收越多 ,产 热越高。此外 ,探头的移动与否、偶合剂的不同形式对产热程度 均有影响。热效应是高频超声使皮肤渗透性增加的主要影响因 素高频超声 ( 1~3MHz) 使用冷却系统后很多分子量1 3 8~781 KD的分子(叠氮胸腺嘧啶、地高辛、氢化可的松、 D - 甘露醇、 雌二醇、水杨酸)经皮渗透率没有显著的增加 ,但热效应对低频 超声促渗的影响不大 。
皮肤具有特殊的屏障功能,能够有效的限 制与外界环境的交换以及外源复合物的渗透。 然而,皮肤又是许多药物的主要给药的主要途 径。经皮给药的方式有很多优点: (1)减少肝脏的降解: (2)血浆浓度稳定; (3)不会被消化道降解(如多肽类药物中的胰 岛素)

超声波在药物传递中的应用研究

超声波在药物传递中的应用研究

超声波在药物传递中的应用研究超声波技术是一种基于声波的高频振动技术,在生物医学领域中有着广泛的应用。

其中最为重要的一种应用就是超声波在药物传递中的应用。

这项技术已经取得了很大的进展,下面本文将简要介绍超声波在药物传递中的应用研究。

超声波在药物传递中的应用在药物传递中,超声波可以用来提高药物的渗透性和吸收性,从而提高药效。

具体来说,超声波可以通过多种机制来实现这一目的,包括增强细胞膜的通透性、促进细胞凋亡、刺激生长因子的释放等。

其中最为常见的超声波技术是低频声波和高频声波。

低频声波通常用于增强药物在皮肤、肌肉和组织中的渗透性,而高频声波则可以用于增强药物在血液中的溶解度和吸收性。

超声波在肿瘤治疗中的应用目前,超声波在肿瘤治疗中的应用已经开始引起广泛关注。

超声波技术可以通过增强肿瘤细胞对药物的吸收和渗透性,从而提高治疗效果。

另外,超声波还可以用来促进肿瘤细胞的凋亡,从而抑制肿瘤的生长和扩散。

目前,许多实验和临床研究都已经证实了超声波在肿瘤治疗中的良好效果。

其中一项研究显示,使用超声波技术可以使治疗效果提高20%至40%。

另外,超声波技术还可以降低药物剂量和治疗时间,从而降低药物的副作用,提高患者的治疗效果和生活质量。

超声波在心血管疾病治疗中的应用超声波技术还可以用于心血管疾病的治疗。

通过使用超声波的震荡效果,可以去除脂肪粒子和固定在动脉壁上的血小板等物质,从而减少动脉硬化和血栓的形成。

此外,超声波还可以用于治疗心肌梗塞、心绞痛和冠心病等心血管疾病。

超声波在药物传递中的未来应用随着技术的不断发展,超声波在药物传递中的应用已经越来越广泛。

除了上述提到的应用之外,超声波还可以用于脑部疾病的治疗和药物传递等方面。

未来,超声波技术还将面临很多挑战和机遇。

一方面,随着科技的不断进步和生物医学领域的不断拓展,超声波技术有望为药物传递领域带来更大的突破。

另一方面,申请到临床使用该技术仍面临很多挑战,需要更多科研人员投入到该领域的基础和应用研究中。

超声波医疗给药设备的原理

超声波医疗给药设备的原理

超声波医疗给药设备的原理
超声波医疗给药设备是一种利用超声波技术来实现药物输送的设备。

其原理主要包括以下两个部分:
1. 超声波物理效应:超声波是一种机械波,其频率高于人类听觉范围。

当超声波通过介质传播时,会产生一系列物理效应,包括压力变化、振动、剪切力等。

这些物理效应可以用于改变物质的分子结构和性质。

2. 超声波互作用:超声波可以与物质进行相互作用,例如超声波与药物溶液相互作用时,可以改变药物分子的构象、增加药物的溶解度和稳定性,并使药物分散均匀。

具体原理包括超声波引起的毛细管作用、声辐射热效应、空蚀效应等。

基于以上原理,超声波医疗给药设备通过传送超声波能量来实现药物传递。

具体工作原理为:设备通过超声波振荡器产生超声波波动,经过传导介质将超声波传递给药物溶液,药物溶液受到超声波的作用产生毛细管作用、空蚀效应等物理效应,从而改变药物的分子结构和性质,使其更容易进入体内组织。

这样,药物可以更有效地被吸收和利用,从而实现更高的治疗效果。

超声波在药物输送中的应用研究

超声波在药物输送中的应用研究

超声波在药物输送中的应用研究随着药物研究的不断深入,药物输送技术也得到了很大的发展,这些技术包括常规的口服、注射等方式以及一些新技术如超声波技术。

超声波作为一种新兴的药物输送技术,其应用前景十分广阔。

本文将对超声波在药物输送中的应用研究进行探讨。

一、超声波的概念超声波是一种高频声波,其频率通常高于20,000赫兹,是人类耳朵无法听到的声音。

超声波是机械振动波,具有微弱的压力和剪切应力,可以通过机械振动产生的热量进行治疗,并可以用于药物输送。

二、超声波在药物输送中的机理超声波在药物输送中的机理主要涉及一些生物学基础和物理学基础知识。

当振幅超过某一临界水平时,超声波会产生光化学过程、热力学和生物学效应。

这些作用形成了超声药物输送的基础机制。

首先,超声波可以造成细胞膜的通透性增加,促进药物的进入。

其次,超声波单向速度快、穿透深度大,使用的时间短,超声波出现的剪切力使得组织细胞膜的通透性增加,促进了药物的传输。

此外,超声波在药物输送中还能通过其他机制增加药物的效果。

例如,它可以破坏药物结构,加快药物溶解,并增加药物的活性。

三、超声波在药物输送中应用的研究进展超声波在药物输送中的应用已经有了一些研究成果。

超声波在癌症治疗中的应用研究是其中的一个方向。

2010年,美国FDA批准了一款超声波技术的药物HIFU(高强度聚焦超声波)治疗子宫肌瘤的药物,并成功地对一批患有子宫肌瘤男性病人进行了治疗。

近年来,国内外研究也在开展超声波在治疗骨折、脑部损伤等领域的应用。

以脑部损伤的治疗为例,超声波的应用已经被证明可以安全有效地拯救脑组织损伤,减轻损伤程度。

除了上述应用领域外,超声波在药物输送技术上也得到了广泛的应用。

超声波在药物传输中的优点包括其非侵入性、可控性、高效性、可重复性和低副作用性。

当前国内外许多研究团队都在开发一些超声波药物输送的新型技术,如被动和主动迁移脂质体、微泡和凝胶、与动力学阻抗相结合的超声波等。

四、超声波在药物输送中的应用前景超声波在药物输送中的应用前景十分广阔。

在纳米药物输送中利用超声和磁共振

在纳米药物输送中利用超声和磁共振

在纳米药物输送中利用超声和磁共振现代医学的发展离不开纳米技术。

纳米药物输送是一种利用纳米粒子为药物提供载体的方法,其优点在于可以提高药物的生物利用度以及减少药物的副作用。

然而,若想让药物粒子精准地输送到目标位置,需要借助一些先进的技术手段。

超声和磁共振便是其中两种十分关键的技术手段。

一、超声在纳米药物输送中的应用超声是一种高频机械波,其振幅很小,频率可以达到10MHz以上。

在超声频率下,药物粒子将与超声波所造成的空化效应相互作用,从而实现药物的向靶部位的输送。

具体来说,超声波作用下,溶液中的液腔以及气泡等会发生膨胀和破裂,从而导致局部压强的增大。

这种压强的变化会引起溶液内部的流动和湍流现象,进而使药物粒子发生加速和撞击,最终到达目标位置。

这种方法被称为空化送药。

空化送药法可以使药物粒子精准地输送到靶部位,而且不会损伤周边组织。

同时,它比传统的手术更为安全,且疗效更加稳定。

在空化送药法的研究中,一种比较流行的方法是通过氟化物气泡控制温度,使溶液的热损失最小化,从而避免了超声波的热损伤。

二、磁共振在纳米药物输送中的应用磁共振是一种利用核磁共振现象制成的一种成像技术。

其原理是通过对人体的所谓“共振现象”进行检测来观察人体内部的结构和功能情况。

纳米药物可以做成磁性药物,其中一种常用的磁性药物是由亚铁氧体(Fe3O4)纳米粒子制成的。

这种磁性粒子在外围磁场的作用下会发生共振并产生特定的信号,这种信号可以被磁共振成像仪所探测到。

利用这一特性,磁共振成像技术可以将纳米药物输送后在人体内的动态分布过程准确地检测出来。

磁共振成像技术的优点在于非侵入性、安全可靠,并且具有良好的空间分辨率和对比度。

因此它在纳米药物输送的研究中也具有重要的应用价值。

通俗地说,磁共振成像技术可以像“地图”一样,把药物送到哪里、药物分布情况如何,一目了然。

三、调控超声和磁共振联合应用在纳米药物的输送超声和磁共振两种技术的应用在纳米药物输送中都有着很好的效果,如果将这两种技术联合起来应用,则有望进一步提高纳米药物的输送效果。

超声波在药物传输中的应用

超声波在药物传输中的应用

超声波在药物传输中的应用随着医学技术的不断进步,人们对于医疗的需求也不断提高,更加深入的研究和应用超声波技术,成为当今医学领域的热门话题。

超声波技术具有无创性、无副作用、定位准确等优点,使其逐渐成为药物传输领域的重要手段。

本文将探讨超声波在药物传输方面的应用。

一、超声波的物理作用原理超声波是一种具有高频、高能量的机械振动波,其频率范围一般在20kHz-500MHz之间。

其物理特性包括:驱动物质微小振动,产生机械、热、化学等效应,同时还可以穿透多种物质,包括软组织、骨骼等硬物质。

二、 1. 超声波促进药物吸收在治疗过程中往往需要将一定量的药物通过局部给药或其他方式进行输入,但是药物经常会受到生物界面和其他因素的影响,影响药物的有效性。

此时使用超声波进行局部促进,药物的吸收速度得到极大提高。

例如:用超声波辅助口腔黏膜吸收卡托普利(captopril)后发现吸收的量大于对照组;用超声波对皮肤进行处理能够大大提高药物吸收效果。

2. 超声波提高药物渗透超声波不仅能够吸收药物,而且还能渗透到皮肤、黏膜和肌肉等深度部位,促进药物的渗透与弥散。

超声波能够提高毛细血管渗透性,在局部病变部位大大提高了药物渗透等效应,能够前往更深层次的组织,尤其体积大、组织密实的器官;同时,超声波有助于渗透压的形成,也使得药物更容易地渗透到组织内。

3. 超声波改善药物影响深度药物的影响深度是诊断及治疗的重要参数之一,有时候组织的深度会使得药物难以渗透到位,或者注射不到位也会影响药物的疗效。

因此,超声波作为一种无创的手段,可以通过调整能量及频率来提高药物的影响深度,从而更好地治疗疾病。

4. 超声波增强药物作用超声波通过产生局部升温、微小振动、泡沫捕捉、流动性改变等作用,对治疗疾病有很大帮助。

例如将超声波与肝癌靶向药物一起使用,可以在同等治疗剂量下,更好地抑制肝癌。

目前,超声波可以实现对妇科、消化道、呼吸系统、血管系统等多种疾病的治疗。

超声波在药物制剂及其传递中的应用

超声波在药物制剂及其传递中的应用

超声波在药物制剂及其传递中的应用普通人对于超声波的印象多半停留在听诊器或B超上,然而,超声波在医学领域中的应用远不止于此。

本文将重点介绍超声波在药物制剂及其传递中的应用。

一、超声波在药物制剂中的应用1. 超声波在药物合成中的应用超声波在药物合成过程中有着广泛的应用。

首先,超声波能够促进反应的进行,并且能够减少反应时间和提高反应的选择性和产率。

其次,超声波对于合成温度有较高的容忍度,甚至在室温下也能进行反应,从而减少了对环境的污染。

此外,超声波还可用于反应体系的清洗和混合,从而更好地搅拌反应物,使反应更为均匀。

2. 超声波在药物颗粒制备中的应用超声波在制备药物颗粒时也有着不可替代的作用。

传统的方法通常使用机械搅拌等方法来制备颗粒,而超声波则可以更好地控制颗粒粒径和粒度分布,从而获得更加精细的颗粒。

此外,由于超声波可以使颗粒表面起泡,因此可以使毛细管力变小,有利于颗粒的均匀分散。

3. 超声波在药物包埋中的应用药物包埋是将药物包裹在载体中,以增加药物的稳定性、生物利用度和定向输送能力。

超声波在药物包埋中的应用也越来越多,主要以超声波-辐射化学、超声波-电喷雾以及超声波-微乳液等方法进行。

其中,超声波-辐射化学法能够通过超声波的诱导作用来增加载体的形成速度和粒径分布,并且能够促进载体中药物的溶解和填充。

二、超声波在药物传递中的应用1. 超声波在跨膜输送中的应用利用超声波可以促进微泡的形成,可以增加药物的跨膜传递。

超声波可以使细胞膜表面起泡并处于膜表面,通过压缩泡使其破裂后释放药物进入细胞,从而提高了药物在体内的生物利用度。

2. 超声波在局部药物传递中的应用超声波还可以用于局部药物传递。

通过超声波作用下的声波的能量,可以使药物和载体快速地进入到组织内部,减少剂量和疗程。

当然,在使用超声波时药物的选择也是非常关键的。

三、超声波在药物制剂及其传递中的优势超声波在药物制剂及其传递中的应用有着许多优势。

首先,超声波可以增加反应速度和反应产物的选择性和产率。

超声电导经皮给药辅助治疗恶性肿瘤并发肺部感染的疗效及护理成效分析

超声电导经皮给药辅助治疗恶性肿瘤并发肺部感染的疗效及护理成效分析

超声电导经皮给药辅助治疗恶性肿瘤并发肺部感染的疗效及护理成效分析超声电导经皮给药(Sonophoresis)是一种通过超声波辐射加速和增强药物透皮输送的技术,已被广泛应用于医学领域。

近年来,对于恶性肿瘤并发肺部感染的治疗中,超声电导经皮给药辅助治疗已经成为一种新的治疗方式。

本文将对超声电导经皮给药辅助治疗恶性肿瘤并发肺部感染的疗效及护理成效进行分析。

1. 超声电导经皮给药原理超声电导经皮给药是通过超声波的作用,使药物渗透皮肤屏障,进入皮下组织、血管等深层组织,从而实现药物输送的一种方法。

在恶性肿瘤并发肺部感染的治疗中,通过超声电导经皮给药,可以将抗生素、消炎药物等直接输送到感染部位,提高药物的局部浓度,加速药物的作用,从而有效治疗感染。

2. 疗效分析在临床实践中,超声电导经皮给药辅助治疗恶性肿瘤并发肺部感染已经取得了显著的临床疗效。

通过超声电导经皮给药,可以提高药物在局部的浓度,增加药物的疗效。

超声波的作用可以促进局部的血液循环,加速组织修复,有助于消除感染炎症。

超声波的作用还可以增强细胞对药物的吸收能力,提高治疗效果。

3. 临床案例以一例恶性肿瘤患者并发肺部感染为例,通过超声电导经皮给药辅助治疗,患者的感染症状得到显著缓解,肿瘤的生长速度也得到有效控制。

在治疗过程中,患者的身体状况得到明显改善,疼痛感明显减轻。

经过一段时间的治疗,患者的肺部感染得到有效控制,同时肿瘤的生长也得到了明显的抑制。

二、护理成效分析1. 护士角色的重要性在超声电导经皮给药辅助治疗中,护士是起着非常重要的作用。

护士需要对超声电导经皮给药技术有充分的了解,能够正确地操作超声设备,准确地控制超声波的强度和频率,确保药物的有效输送。

护士需要对患者的疾病情况进行全面的评估,监测患者的病情变化,及时调整治疗方案。

2. 患者护理3. 家属教育在超声电导经皮给药辅助治疗过程中,家属教育也是非常重要的。

护士需要对患者的家属进行相关的护理知识教育,让他们了解超声电导经皮给药的治疗原理和方法,以及治疗过程中需要注意的事项,提高患者的治疗依从性,确保治疗效果。

药物分析中的药物递送医学物理学研究

药物分析中的药物递送医学物理学研究

药物分析中的药物递送医学物理学研究药物递送是药学领域中的一个重要研究方向,旨在通过合适的技术手段将药物精确地输送到疾病发生部位,以提高治疗效果并降低不良反应。

在药物递送技术中,医学物理学起着重要的作用。

医学物理学是研究应用物理学原理和技术在医学领域中的应用的学科,其在药物递送研究中的应用有助于促进药物传输的精确性和效率。

本文将从物理学角度介绍药物递送研究中的医学物理学方法和技术。

一、超声波在药物递送中的应用超声波是一种机械振动波,在药物递送中常被用作激励源,通过声波的机械作用和热效应促进药物分子的递送。

超声波辐照可以改变细胞膜通透性,提高药物的渗透速率。

此外,超声波还可以形成空化作用,产生微小气泡,通过震荡和破裂的过程促进药物递送。

因此,超声波在药物递送中被广泛应用于不同的递送系统,如脂质体、聚合物纳米粒子等。

二、磁性纳米粒子在药物递送中的应用磁性纳米粒子是具有磁性性质的微小颗粒,在药物递送中被用作药物载体或靶向递送系统。

通过外加磁场,磁性纳米粒子可以在体内定位和导向药物的输送。

此外,磁性纳米粒子还可以通过磁流变效应,实现药物的控释,提高药物的递送效率。

磁性纳米粒子在药物递送中的应用不仅可以提高治疗效果,还可以减少不良反应。

三、电动力学在药物递送中的应用电动力学是利用电场力、电迁移和电泳等物理原理促使药物迅速移动和输送的一种方法。

通过外加电场,可以改变药物的分子形态,促进其穿过细胞膜并进入细胞内。

电动力学在药物递送中的应用可以提高药物的渗透性和递送效率,有效降低药物剂量和副作用。

四、光热治疗在药物递送中的应用光热治疗是利用光热作用破坏疾病细胞或组织的一种治疗方法。

在药物递送中,通过搭载有特定荧光剂或光敏剂的纳米粒子,可以实现药物的靶向输送和光热治疗的联合应用。

在外加光照下,纳米粒子会产生局部的热效应,促使药物的释放和渗透,从而实现对疾病部位的准确治疗。

综上所述,药物递送医学物理学研究在药学领域中具有重要的地位和意义。

超声波导入技术及其药物介质的运用

超声波导入技术及其药物介质的运用

超声波导入技术及其药物介质的运用超声波导入技术及其药物介质的运用(综述)所谓超声波导入疗法,即是在单纯的超声波疗法的基础上,利用超声波辐照以增强各种药剂传递及其治疗功效的一种新疗法。

对这一疗法的研究,近十多年来,受到了广泛的关注。

而将超声波导入疗法与中医药相结合,这不仅会推动中医药的现代化,并且为超声波导入疗法开辟了更广阔的应用领域。

一、超声波导入与药物介质的协同作用利用超声波对药物介质进行导入过程中,有药物、超声波、经络、穴位等多种因素在发挥协同的治疗作用。

1、药物介质的作用该药物是针对一定的疾患而设计的中药组方,经特殊工艺制成的膏霜或啫喱等形态。

该药物除具有确实的治疗功效外,尚对皮肤有亲合、滋润、保湿、透入等作用。

由于滋润、保湿作用,可使皮肤角质层能膨胀成多孔状态;水合作用可提高皮肤表面的局部温度,加速其血液循环;表面亲合性及天然透皮剂的作用,是提高药物的透入性与皮下的走窜性。

可见,当药物介质作为超声波的接触剂时,药物的这些特性再经超声波导入和穴位经络的作用,必将得到进一步发挥。

2、超声波的机械按摩与温热效应超声波在介质中主要靠纵波来传递,即在介质中产生舒张—压缩的高频反复作用,对于皮肤及皮下组织而言,便产生高频的机械按摩效果。

又由于超声波在一定粘度介质中传播时,必然产生一定的热效应。

这种效应对皮下组织而言,便可使局部温度升高,并加速部位的血液循环。

正是这种机械按摩和热效应,使超声波具有一定的治疗作用。

如果超声波作用于某穴位处,而且在该穴位上又敷有一定疗效的药物,显然,穴位与药物就会提高超声波原有的治疗效果。

3、超声波对药物的导入作用超声波对药物的导入,是通过两种作用即被动导入和主动吸收两种机制来实现的。

3.1超声波压力对药物的导入超声的纵波通过药物介质时,可对药物介质形成两种压力。

一种压力是超声波的辐射压力;另一种压力是纵波形成的交变压力。

前者的数值较小,后者的压力可达到几十大气压力。

药物主要是在交变压力作用下,使之被动透入皮肤,并使之均匀扩散。

超声波导入对药物经皮吸收的促进作用.

超声波导入对药物经皮吸收的促进作用.

超声波导入对药物经皮吸收的促进作用摘要目的:介绍国外超声波导入促进药物经皮吸收的研究进展。

方法:通过对近年来文献综合分析,对超声波导入对药物经皮吸收的作用机制以及其影响因素作一综述。

结果:超声波导入的可能作用机制有致热作用、机械影响、空化效应以及对流运输,但空化效应表现最为突出,同时导入效果与超声波的频率、强度、开关比、剂型以及药物本身的性质有关。

结论:超声波导入在合适的条件下可明显促进药物的经皮吸收,但如何选择合适条件以更好地促进药物经皮吸收,扩大其临床应用范围,还需要药学及相关工作者更深更广的研究。

关键词超声波导入,促进作用,作用机制,影响因素在经皮给药制剂的研究中,如何促进药物的经皮吸收以达到治疗浓度是研究的关键。

目前采用的经皮促渗方法除了采用化学促渗剂(如Azone、二甲亚砜)、直流电导入、电放孔技术外,超声波导入亦被作为一种物理促渗方法进行了深入和方法的研究。

1 超声波导入的促渗机制[1~5]1.1 超声波的致热作用(heating) 超声波在传播的过程中,药物、介质、皮肤以及皮下组织吸收超声能量转化为热能,可增加药物及皮肤细胞膜内糖类化合物、脂类、蛋白质的动能,皮肤温度升高,扩大皮肤毛孔、汗腺导管口径,从而有利于药物的经皮扩散吸收。

但一般认为皮肤温度升高5 ℃,才能改变细胞膜的渗透性,而且只要超声频率较高、导入时间较长、强度较大的情况下,才能使皮肤温度升高,因此超声波的致热作用并不是促进药物经皮吸收的主要原因。

1.2 机械影响(mechanical effect) 有文献报道超声波可引起药物、介质、细胞内微粒的高速振动(high-speed oscillation),降低细胞的膜电位,增加细胞膜的通透性,改变皮肤脂层结构,因此促进药物经皮吸收。

另一理论认为介质或其他粒子在吸收超声能量的同时,产生辐射压力(radiation pressure),这种压力对细胞、气体粒子起着推或拉的作用,把药物分子“推”入组织内。

超声促渗理论在中药经皮给药中的应用进展_鲁俊山

超声促渗理论在中药经皮给药中的应用进展_鲁俊山

基金项目:江苏省“六大人才高峰”资助项目(WSW-124-119)作者单位:210029南京市,南京中医药大学骨伤科研究所通讯作者:马勇,E-mail:zhongyi-my@263.net ·综述·超声促渗理论在中药经皮给药中的应用进展鲁俊山(综述)马勇(审校)摘要查阅近年来超声电导法对中药透皮吸收作用影响的有关文献报道并进行归纳、分析,结果显示超声导入在西药方面的研究较多,中药经皮给药的研究相对较少,但显示了超声电导法对中药经皮给药有一定的促渗透作用,从而为研究超声电导对中药的透皮吸收作用的影响提供了理论依据;揭示中药经皮给药的科学内涵,拓展中医外治法的发展空间。

关键词超声电导;经皮给药;中医药[中图法分类号]R944[文献标识码]AProgress on application of ultrasonic penetration-promoting theoryin Chinese medicine transdermal drug deliveryLU Junshan,MA YongOrthopaedic Research Institute,Nanjing University of Traditional Chinese Medicine,Nanjing210029,ChinaABSTRACT Recent reports about influence of ultrasonic conductive methods on Chinese medicine transdermal absorption action were referenced,analyzed and summarized.In recent reports of the literature,more researches were on western medicine,less on Chinese medicine transdermal drug delivery,but all show that ultrasonic conductivity has effect on the Chinese medicine transdermal absorption action.Ultrasound conductive methods have a certain penetration promoting action on Chinese medicine transdermal drug delivery.It showed the scientific connotation of transdermal drug delivery and the development space of external treatment method of traditional Chinese medicine.KEY WORDS Ultrasonic conductivity;Transdermal drug delivery;Traditional Chinese medicine经皮给药是指经皮肤给药而起到全身治疗作用的一种给药方法,又称透皮治疗系统[1],因可避免肝脏的“首过效应”及被胃肠道破坏,减少给药次数,维持恒定的有效血药浓度,降低药物的毒副作用,易于被患者所接受,因而成为现代制剂研究的热点之一。

低频超声经皮给药仪的研制

低频超声经皮给药仪的研制

低频超声经皮给药仪的研制
李凯扬;王钊
【期刊名称】《中国仪器仪表》
【年(卷),期】2006(000)009
【摘要】本文阐述了低频超声经皮给药仪的设计,介绍了该给药系统作用的原理以及系统的结构,提出了具体的设计参数及相应的电路.
【总页数】3页(P35-37)
【作者】李凯扬;王钊
【作者单位】武汉大学物理科学与技术学院,武汉,430072;武汉大学物理科学与技术学院,武汉,430072
【正文语种】中文
【中图分类】TH77
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1.低频超声经皮给药治疗进展 [J], 孔杰;温见燕;张建彬;叶志东
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3.经皮给药治疗仪联合循证护理干预在腹泻患儿中的应用效果 [J], 徐素琴
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5.低频超声经皮给药仪设计 [J], 李强;李凯扬;王钊;李良成
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Sonophoresis in transdermal drugdeliverysDonghee Park a ,Hyunjin Park b ,Jongbum Seo a ,⇑,Seunghun Lee caDepartment of Biomedical Engineering,Yonsei University,Wonju 220-710,Republic of KoreabSchool of Electronic and Electrical Engineering,Sungkyunkwan University,Suwon 440-746,Republic of Korea cDepartment of Dermatology,YongdongSeverance Hospital,Yonsei University College of Medicine,Seoul 135-720,Republic of Koreaa r t i c l e i n f o Article history:Received 23February 2013Received in revised form 1June 2013Accepted 2July 2013Available online 16July 2013Keywords:Sonophoresis Inertia Cavitation Microstreaminga b s t r a c tTransdermal drug delivery (TDD)has several significant advantages compared to oral drug delivery,including elimination of pain and sustained drug release.However,the use of TDD is limited by low skin permeability due to the stratum corneum (SC),the outermost layer of the skin.Sonophoresis is a tech-nique that temporarily increases skin permeability such that various medications can be delivered non-invasively.For the past several decades,various studies of sonophoresis in TDD have been performed focusing on parameter optimization,delivery mechanism,transport pathway,or delivery of several drug categories including hydrophilic and high molecular weight compounds.Based on these various studies,several possible mechanisms of sonophoresis have been suggested.For example,cavitation is believed to be the predominant mechanism responsible for drug delivery in sonophoresis.This review presents details of various studies on sonophoresis including the latest trends,delivery of various therapeutic drugs,sonophoresis pathways and mechanisms,and outlook of future studies.Ó2013Elsevier B.V.All rights reserved.Contents 1.Introduction ..........................................................................................................561.1.The use of ultrasound in transdermal drug delivery.....................................................................562.Mechanisms of sonophoresis.............................................................................................572.1.Thermal effects ..................................................................................................572.2.Cavitation.......................................................................................................572.2.1.Stable cavitation..........................................................................................572.2.2.Inertial cavitation .........................................................................................583.Transport pathway in the skin ...........................................................................................593.Transport pathway in the skin ...........................................................................................604.Synergistic effects ofsonophoresis.........................................................................................605.Applications of sonophoresis.............................................................................................616.New trends in sonophoresis .............................................................................................627.Conclusion ...........................................................................................................63Acknowledgements ....................................................................................................63References ...........................................................................................................631.Introduction1.1.The use of ultrasound in transdermal drug deliveryTransdermal drug delivery (TDD)is a non-invasive,topical administration method for therapeutic agents.TDD represents a considerable technological advance compared to oral delivery be-cause gastrointestinal degradation and first-pass metabolism through the liver are avoided [1].Despite these advantages,the0041-624X/$-see front matter Ó2013Elsevier B.V.All rights reserved./10.1016/j.ultras.2013.07.007⇑Corresponding author.Address:Department of Biomedical Engineering,Yonsei University,304Medical Industry Techno Tower,Wonju,Gangwon 220-710,Republic of Korea.Tel.:+82(0)337602961;fax:+82(0)337655483.E-mail address:jongbums@yonsei.ac.kr (J.Seo).use of TDD has been limited by innate barrier functions of the skin [2].The skin,which consists of several layers including the stratum corneum(SC),epidermis,and dermis,is the primary defense sys-tem of the body[3,4](Fig.1).The functions of skin include main-tenance of body temperature,blockage of ultra-violet radiation, and providing a defense against harmful external pathogens such as bacteria and toxins.The most important layer of the skin that provides substantial protection from pathogens is the SC[5].The SC is composed of corneocytes interspersed in a laminate of com-pressed keratin and intercorneocyte lipid lamellae,functions to conserve water and electrolytes,and is selectively permeable to certainsubstances such as drugs(see Fig.1).Naturally,the SC has a very low permeability to foreign molecules and is thus the main obstacle of TDD[6].Because of this barrier,available transdermal medicines are small molecules(<500Da)that are active at low blood concentrations of a few ng/ml or less[7,8].A number of methods have been proposed to overcome the natural barrier func-tion of the skin,such as skin patches[9,10],iontophoresis[11–13], use of chemical enhancers[14,15],and ultrasound methods [16–18].The traditional TDD systemincludes an impermeable patch and allows for controlled drug release over time.Occlusion of the skin traps the natural epidermal moisture and causes an increase in the water content and skin membrane swelling,which result in a compromise of the skin barrier function[19].Iontopho-resis,which utilizes small electric currents,can enhance transport across the skin by a number of possible mechanisms such as elec-trophoretic and electro-osmotic driving forces[20,21].Chemical enhancers such as Azone(1-dodecylazacycloheptan-2-one or laurocapram),DMSO(dimethyl sulphoxide),and surfactants in-crease transdermal drug transport via several mechanisms such as increased drug solubility in the donor formulation and drug par-titioning into the SC because of the solvent properties of these compounds[22–24].Specifically,DMSO,a commonly used topical analgesic,anti-inflammatory,and antioxidant,has been used in studies of skeletal muscle as a selective antioxidant or as a solvent for numerous drugs[25].Lastly,sonophoresis,which uses ultra-sound as a physical enhancer for systemic drug delivery,has also been shown to effectively deliver various types of drugs regardless of their electrical characteristics and can easily be coupled with other TDD methods to enhance drug delivery rates[26–28].Histor-ically,sonophoresis wasfirst reported in the1950s along with other therapeutic ultrasound applications such as noninvasiveIn this review,we focused on sonophoresis among TDD meth-ods.The remainder of this article is divided into six sections.The mechanism of sonophoresis is explained in section two,and sec-tion three covers the transport pathway of sonophoresis.In section four,a number of applications using various drugs are introduced. Sectionfive introduces new approaches to enhance sonophoresis. Thefinal section summarizes sonophoresis and provides an out-look of future studies.2.Mechanisms of sonophoresisAlthough sonophoresis is known to increase skin permeability, the fundamental mechanism is still not clearly understood or char-acterized.Several proposed mechanisms of sonophoresis include thermal effects by absorption of ultrasound energy and cavitation effects caused by collapse and oscillation of cavitation bubbles in the ultrasoundfield.Between these two effects,cavitation is be-lieved to be the predominant mechanism responsible for sonopho-resis[32–34].2.1.Thermal effectsWhen ultrasound passes through a medium,energy is partially absorbed[35].In the human body,ultrasound energy absorbed by tissue causes a local temperature increase that is dependent upon ultrasound frequency,intensity,area of the ultrasound beam,dura-tion of exposure,and the rate of heat removal by bloodflow or con-duction[36].The resultant temperature increase of the skin may enhance permeability due to an increase in diffusivity of the skin. Merino et al.reported enhanced transdermal permeability caused by this temperature increase[37].The skin temperature was in-creased by20°C with low frequency ultrasound(20kHz),and the delivery of mannitol was enhanced35-fold.However,the delivery of mannitol was only25%when the skin was heated to a similar level without ultrasound.These contradictory results sug-gest that thermal energy alone may not play a significant role in TDD,even though the temperature increase may affect the skin permeability.2.2.CavitationFig.1.Cross section of human skin(left).Barrier function of the stratum corneum(right).Thisfigure is reproduced from Ref.[3].D.Park et al./Ultrasonics54(2014)56–6557inertial cavitation,according to the activity of gaseous bubbles in relation to the acousticfield[16].2.2.1.Stable cavitationStable cavitation corresponds to a continuous oscillation of bub-bles around the equilibrium radius in response to relatively lower acoustic pressures in an acousticfield[39].Bubble oscillation around asymmetric boundary conditions by stable cavitation leads to a phenomenon called microstreaming,which can generate high velocity gradients and hydrodynamic shear stresses[40].[44,45].Second-order microstreamingflow may generateflow fields that develop shear stresses over a cell membrane,resulting in tension and stretching on membrane walls that cause channel activation,allowing delivery of compounds such as DNA for thera-peutic purposes[46,47].Fig.3shows possible sites in which the cavitation effect may occur.Cavitation nuclei and air pockets in TDD can be formed in intracellular and/or intercellular structures. In addition,bubbles can be formed on the skin and coupling med-ium at the skin surface.However,small gaseous nuclei are more resistant to oscillation within densely packed tissue.This becomes especially apparent during high frequency(P1MHz)sonophoresis when skin density variations occur rapidly due to relatively short wavelengths in comparison to that at low frequency.Therefore, cavitation may preferentially occur within the coupling medium between the ultrasound transducer and skin surface and may locally increase skin permeability[40,43,48,49].2.2.2.Inertial cavitationInertial cavitation corresponds to the violent growth and col-lapse of bubbles that can occur within a period of a single cycle or a several cycles and is dependent on acoustic pressure as well as frequency and the size of bubble[40,50,51].Apfel and Holland derived a mechanical index(MI)to represent the likelihood of iner-tial cavitation[52].Organizations such as the AIUM,NEMA,andFig.2.Illustration of the differences between uniform shear and surface diver-gence.(a)Uniform,high shear stress,no divergence and thus no stretch of cellsurface,(b)high rate of positive divergence(as well as shear stress),cell/cellmembrane in stretch-activated state,(c)high rate of negative divergence(as wellshear stress),and cell/cell membrane compressed together.Thisfigure is repro-duced from Ref.[43].Schematic sketching of cavitation occurring in a variety of sites such as coupling medium,skin surface,and skin tissue.Cavitation occurs preferentially keratinocytes and lipid bilayers.54(2014)56–65spherical bubble collapse yields high-pressure cores that emit shock waves with amplitudes exceeding 10kbar [54].The disrup-tion of a target exposed to such a pressure wave may occur through relative particle displacement,compressive failure,tensile stress,or shear strain [55].When a bubble collapses asymmetrically near boundary,it generally produces a well–defined,high velocity mi-cro-jet [56,57].Micro-jet distortion due to bubble collapse depends on the surface encountered by the bubble.If the surface is larger than the resonant size of the bubble (radius of 1–150l m at approximately 5MHz–20kHz),the resulting collapse will be in the form of a micro-jet (Fig.4)[33,52].As shown in Fig.3,inertial cavitation has the potential to take place in keratinocytes,lipid bi-layer regions,and crevices of hair follicles filled with coupling medium [47].Shock waves generated by inertial cavitation can cause structural alterations in the surrounding keratinocyte-lipid Fig.4.Three possible modes through which inertial cavitation may enhance SC permeability.(a)Spherical collapse near the SC surface emits shock waves,(b)impact of an acoustic micro-jet on the SC surface,and (c)micro-jets physically penetrating into the SC.The figure is reproduced from Ref.[32].Ultra-structural changes of the SC after treatment with low frequency sonophoresis.(a)After 5min of treatment with low frequency sonophoresis,m-sized pores (b,arrowheads)were observed on the SC surfaces that were observed on the normal SC surface.(b)Scanning electron microscopy findings surface of mouse skin treated with low frequency sonophoresis.l m.The figure is reproduced from Ref.[59].Fig.6.Schematic,cross-sectional drawing of skin.Skin is composed of a dermis and epidermis.Cells proliferate in the basal layer of the epidermis.Upon leaving the basal layer,cells begin to differentiate and migrate toward the skin surface.At the stratum granulosum and stratum corneum interface,final differentiation occurs,during which viable cells transform into dead cells filled with keratin (corneocytes).The corneocytes are surrounded by a cell envelope composed of cross-linked proteins and a covalently bound lipid envelope (see arrow).The corneocytes are embedded in lipid lamellar regions,which are orientated parallel to the corneocyte surface.Substances diffuse across the skin following the tortuous pathway in the intercellular lamellar regions (a)or other sites of structural disorganization caused enhancer compounds (b).C =corneocyte filled with keratin.Bar =100nm.This figure is reproduced from Ref.[63].nuclei on the skin plays a major role in enhancing cavitation effects.However,resonant frequencies of cavitation nuclei on the skin cannot be predicted.Therefore,adopting low frequency(e.g., 100kHz)ultrasound is considered suitable to increase cavitation effects in TDD[61].3.Transport pathway in the skin tional to the lipophilicity of drugs but is rather dependent on the creation of aqueous pathways across the SC(the trans-keratinocyte route).This thought is supported by recent research using nano-particles to show the importance of the penetration pathway in TDD.Lee et al.studied the ultra-structural changes on the SC sur-face and the penetration pathway of lanthanum nitrate(LaNO3) tracer in viable epidermis after combined treatment with low fre-quency sonophoresis and tape stripping(Fig.7)[46].After the application of sonophoresis,LaNO3was distributed within the cor-pathways of lanthanum nitrates after treatment with low frequency sonophoresis,and TEM images of SC after treatment ruthenium tetroxidefixation.(a)TEMfindings in the SC after application of LaNO3.In the absence of low frequency sonophoresis, spaces of the upper SC.(b)In contrast,after5min of treatment with low frequency sonophoresis,LaNO3wascorneocytes in the upper SC.(c,arrow)After5min of treatment of low frequency sonophoresis,2-to4-l m expansionsspaces of the SC.(d,arrow)In some sections,rolled-up lipids were also observed in the dilated lacunae.Scale bar=260 D.Park et al./Ultrasonics54(2014)56–65calcein,they observed that skin permeability was enhanced up to5 times by microneedles in comparison with passive diffusion,7 times for sonophoresis,and9times by a combination low fre-quency ultrasound with microneedles.Similar results were achieved with bovine serum albumin.Increment ratios of TDD were increased7times by microneedles,8.5times by sonophore-sis,and12times by a combination of low frequency ultrasoundand microneedles.These results showed the combination of sonopho-resis and microneedles greatly enhanced TDD rates compared to passive diffusion and either microneedles or ultrasound alone. Sonophoresis also exhibited a synergistic effect with iontophoresis [66].Le et al.investigated the synergistic effects of sonophoresis and iontophoresis using heparin as a model drug in the SC of pig skin.The penetrationflux of heparin applied with sonophoresis (20kHz)was13times higher than passiveflux over24h.Ionto-phoresis increased theflux of heparin by10times compared to theflux of the passive control.Transdermal haparinflux during iontophoresis across skin pretreated with ultrasound is approxi-mately2-fold higher compared to either ultrasound or iontophore-sis alone.In addition,a synergistic effect of sonophoresis and chemical treatment has been shown to enhance transdermal trans-port.Meidan et al.reported a synergistic effect with a combination technique of sonophoresis(1.1MHz and3.3MHz)and Azone as chemical enhancer[67].Synergistic effects between phonophore-sis and Azone treatment was observed for enhancement of percu-taneous hydrocortisone transport.Pretreatment using Azone enhancer increased the hydrocortisone permeability almost6-fold. Additionally,sonication of Azone-pretreated skin enhanced hydro-cortisone permeation by a further2.5-fold compared to Azone pre-treatment alone.Synergistic effects of sonophoresis and various enhancers of TDD have been confirmed through several studies. Combining certain technologies and techniques with sonophoresis may offer an advantageous method for TDD.The practicality and usefulness of combinations of these techniques will require further research.5.Applications of sonophoresisNumerous studies have been performed to confirm an enhance-ment of permeability by sonophoresis.Various applications of sonophoresis in TDD are summarized in Table1,including param-eter optimization,mechanisms,and delivery of numerous drugs such as hydrophilic and large molecules.Since the initial treatment of polyarthritis with hydrocortisone ointment by Fellingher and Schmidt in the1950s,the transdermal delivery of therapeutic drugs such as fentanyl,caffeine,heparin,ketoprofen and insulin has become a major concern for clinical medicine.Borcaud et al. evaluated effects of sonophoresis at20kHz with2.5W/cm2on transdermal transport of fentanyl and caffeine across both hairless rat and human skin[72].Fentanyl is generally used to relieve pain in either surgery or cancer patients,while caffeine is the most com-mon stimulant used for treatment of lipodystrophy[100,101].The results showed that sonophoresis enhanced TDD of fentanyl(about 35-fold greater than control)and caffeine(about4-fold greater than control)across human and hairless rat skin.In general,hepa-rin,which is a commonly used anticoagulant,is administered by intravenous or subcutaneous injections for the treatment and pre-vention of venous thromboembolism.Mitragotri et al.performed in vitro experiments with sonophoresis of20kHz with7W/cm2 (I SAPA)to deliver heparin or low-molecular weight heparin across the skin[79].Biologic activity of transdermally delivered heparin was measured using activated clotting time assays and by measur-ing anti-Xa(aXa)activity.Transdermally delivered low molecular weight heparin resulted in raised aXa levels in the blood.The transdermalflux of heparin was found to be approximately21-fold higher through sonicated skin compared to non-sonicated skin. This result was in strong contrast to subcutaneous or intravenous injections of LMWH,which resulted in only temporary elevations of aXa levels.Mitragotri et al.proposed that patients might use a product based on this technology throughout the day to provide sustained heparin concentration in the blood.The dose of heparin may be controlled through skin permeability,treatment area,or LMWH concentration in the reservoir of the patch system under the effects of sonophoresis.Ketoprofen is a non-steroidal anti-inflammatory drug predominantly used for treatment of rheuma-toid arthritis and osteoarthritis[88]as well as to relieve minor aches and menstrual pain[102].Herwadkar et al.tested the effects of sonophoresis at20kHz with6.9W/cm2for delivery of ketopro-fen across the skin[89].In vitro experiments were performed on excised hairless rat skin over a period of24h using Franz diffusion cells.Sonophoresis significantly enhanced the permeation of keto-profen from74.87±5.27l g/cm2with passive delivery to 491.37±48.78l g/cm2with sonophoresis.Furthermore,drug level in skin layers increased from34.69±7.25l g following passive per-meation to212.62±45.69l g following sonophoresis.These re-sults show that sonophoresis at a frequency of20kHz is an effective enhancement technique to improve transdermal and top-ical delivery of ketoprofen.Among the therapeutic drugs used in TDD,noninvasive trans-dermal delivery of insulin has received great attention because of the increasing incidence of diabetes,one of the most costly dis-eases in all patient populations and age groups[103].Management of diabetes often requires painful,repetitive insulin injections up to three or four times daily[86].Non-invasive insulin delivery through the skin may be a preferable technique for diabetic pa-tients over traditional invasive and painful subcutaneous insulin injections.Insulin,a hormone produced by the pancreas,plays a central role in the regulation of carbohydrate and fat metabolism in the body.Numerous studies of transdermal insulin delivery have been performed by many researchers[3,16,83,84,86,87].The feasi-bility of sonophoresis for insulin delivery has been evaluated by Smith et al.[84]in an effort to enhance the in vitro transport of insulin across human skin.Specifically,experiments were carried out with two types of lightweight cymbal transducer arrays,a stack array with an intensity(I SPTP)of15.4±0.6mW/cm2and a standard array with an intensity(I SPTP)of173.7±1.2mW/cm2at pared with passive transmission(4.1±0.5U)over an exposure period of1h,the standard array facilitated a greater than 7-fold increase in the non-invasive transdermal transport of HumulinÒR insulin(45.9±12.9U).The results using HumalogÒinsulin with the standard array showed a4-fold increase in the sonophoresis-facilitated transmission over that seen in the control group.Additionally,Mitragotri et al.tested the recovery of the skin barrier properties after short(1h)as well as long(5h)ultrasound exposures(20KHz,125mW/cm2,100ms pulses applied every sec-ond).They measured the electrical resistance and transdermalflux of water for up to12h after ultrasound exposure.After a1h expo-sure,the epidermal permeability to water measured within2h postexposure was comparable to the passive epidermal permeabil-ity to water.Within2h of ultrasound treatment,resistance in-creased by a factor of1.2compared to the value immediately after ultrasound treatment.In the case of a5h exposure,the permeability was approximately6times higher than the passive permeability to water.This value continued to decrease to a factor of2times the passive permeability of water at12h post-exposure. In this case,2h after discontinuation of the ultrasound,the resis-tance increased by approximately2-fold compared to that at the end of ultrasound exposure.This result suggests that the sonopho-reticflux of permeants exhibited significant recovery after ultra-D.Park et al./Ultrasonics54(2014)56–6561sound was discontinued,and sonophoresis does not cause long-term changes in the epidermal barrier properties of skin[40].Maruani et al.surveyed adverse effects that were systematically recorded by the research engineer and a dermatologist[80].The most frequent adverse effects reported during or after sonophore-sis included skin erythema,pain,and tinnitus.These events in-creased with increasing ultrasound intensity,which generates relatively high thermal and cavitation effects on the skin.However, erythema and purpura quickly regressed after sonophoresis was stopped.In addition,tinnitus,reported in23.5%of cases,also re-solved after ultrasound was terminated.The pain associated with ultrasound was not constant and showed large variations among subjects.The pain disappeared with the use of a discontinuous ultrasound mode.These results suggest that optimization of ultra-sound parameters is essential to reduce adverse effects of sonophoresis.6.New trends in sonophoresisUnder the assumption that cavitation is the principal mecha-nism in sonophoresis due to the formation of intercellular lipid channels and disordering of lipid bilayers,enhancement of sono-phoresis cavitation activity has been recently attempted.MI,which was developed as a method to express the likelihood of cavitation, increases with decreasing center frequency and increasing peak rarefaction pressure[53].Adopting low frequency sonophoresis is one way to increase existing cavitation bubbles[18,31,32].When the frequency is low enough,a quasi-staticfield of sufficiently small bubbles can be assumed.Given that small bubbles rapidly grow and collapse with exposure to quasi-static rarefaction pres-sure,this observed activity may be related to inertial cavitation or asymmetric bubble collapse[104,105].Low-frequency sonopho-resis has thus been the topic of extensive research over the last 20years.The effects of low frequency sonophoresis have beenTable1Research on sonophoresis in TDD.Compound M.W(Dalton)Skin tissue Ultrasound parameter Ref No.Frequency Intensity Sonication time DutyAldosterone360Human(in vitro)20kHz125mW/cm210%[40] Arnica Montana Rat(in vitro)1MHz0.5W/cm23min33%[68] Ascorbic acid176Pig ear(in vitro)1MHz 2.3,3.2W/cm21,10,20min CW mode[69] Butanol74Human(in vitro)20kHz125mW/cm210%[40] Bovine serum albumin66000Rat(in vivo)(in vitro)20kHz30%amplitude2min50%[70] Caffeine194Pig(in vitro)3MHz0.2W/cm2240min CW mode[71] Caffeine194Human(in vitro),Rat(in vitro)20kHz 2.5W/cm210min,1h CW mode10%[72] Caffeine194Pig(in vitro)20kHz0.37–3.7W/cm25–1200s10,33,100%[73] Calcein623Pig(in vitro)20,40,60kHz7.5W/cm220min50%[74] Calcium40Rat(in vivo)20kHz1W/cm2Less than5min50%[31] Corticosterone346Human(in vitro)20kHz125mW/cm210%[40] Dexamethasone392Human(in vivo)1,3MHz1W/cm210min CW mode[75] Diclofenac296Human(in vivo)1MHz0.5W/cm25min[76] Estradiol272Human(in vitro)20kHz125mW/cm210%[40] Fentanyl336Human(in vitro),Rat(in vitro)20kHz 2.5W/cm210min,1h CW mode10%[72] FITC-dextran4000,20,000,150,000Rat(in vivo) 1.12,2.47MHz330mW/cm230min1%[77] Glycerol92Pig(in vitro) 1.1MHz600kPa60min10%[78] Heparin Average MW of18,000Pig(in vitro)20kHz7W/cm210min50%[79] Histamine184Human(in vivo)36kHz 2.7,3.50W/cm25min28.6,37.5%[80] Hyaluronan1000Rabbit(in vivo)1MHz400mW/cm210min CW mode[81] Hydrocortisone362Human(in vitro)20kHz 3.7W/cm230,45s10%[82] Insulin5807Rabbit(in vivo)105kHz5kPa90min50%[83] Insulin5807Human(in vitro)20kHz12.5–225mW/cm24h10%[16] Insulin5807Human(in vitro)20kHz173.7±1.2mW/cm21h20%[84]Insulin5807Rabbit(in vivo)20kHz100mW/cm220%[85] Insulin5807Pig(in vivo)20kHz100mW/cm260min20%[86] Insulin5807Rabbit(in vivo)225.8–1016kHz10min[87] Ketoprofen254Human(in vivo)100Hz 1.5W/cm25min CW mode20%[88]1MHzKetoprofen254Rat(in vitro)20kHz 6.9W/cm20.5–2min50,100%[89] Ketorolac-tromethamine376Rat(in vitro)1MHz1–3W/cm230min CW mode[90]Lanthanum nitrate433Mouse(in vivo)25kHz800m W/cm25min CW mode[59] Mannitol183Pig(in vitro)20kHz 1.6–14W/cm2 1.5h10,50%[31] Mannitol183Rat(in vivo)1MHz 1.5.3W/cm23–5min CW mode[69] Morphine285Mouse(in vitro)40kHz0.13–0.44W/cm212–18min CW mode[91] Oligonucleotides Second generationchemistriesPig(in vitro)20kHz 2.4W/cm210min50%[92]Peptide dendrimer Human(in vitro)20kHz7–8W/cm230min50%[93] Quantum dot20nm diameter Pig(in vitro)20kHz 2.4W/cm250%[94] Salicylic acid138Rat(in vivo)20kHz125mW/cm210%[40] Salicylic acid138Guinea pig(in vivo)2,10,16MHz0.2W/cm25–20min[17] Sodium lauryl sulfate288Pig(in vitro)20,40,60kHz7.5W/cm220min50%[95] Sucrose342Human(in vitro)20kHz125mW/cm210%[40] Sucrose342Pig(in vitro)20kHz7.5mW/cm22min50%[96] Tetanus toxoid150,000Mouse(in vivo)20kHz 2.4W/cm280s50%[97]Triamcinolone-acetonide 434Mouse(in vitro)1,3MHz 1.0,2.5mW/cm210h CW mode[98]Pulse modeUrea60Human(in vitro)20kHz7.2mW/cm27–8min50%[99] Water18Human(in vitro)20kHz125mW/cm210%[40] 62 D.Park et al./Ultrasonics54(2014)56–65。

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