تاریخ شروع : 1402/05/26
مهلت ارسال : 1402/06/15
گرنت صندوق نوآوری و شکوفایی:
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 500میلیون تومان
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 500میلیون تومان
مهلت ارسال پروپوزال به اتمام رسیده است
ساخت و به‌کارگیری پچ میکرونیدل به منظور پلتفرم تزریق انواع نانوداروها و نانوحامل‌ها
خلاصه فناوری:
میکروسوزن‌ها، روشی برای دارورسانی هستند که برای تزریق دقیق و مستقیم دارو از طریق لایه‌های پوست استفاده می‌شوند. این نوع تزریق دارو به‌عنوان یک روش پوستی جدید و دقیق عمل می‌کند و در مقایسه با روش‌های دیگر تزریق دارو مانند تزریق زیرجلدی، کمترین عوارض جانبی را دارد. تزریق با استفاده از پچ میکروسوزن به‌دلیل طول کوتاه میکروسوزن‌های آن، درد بسیار کمتری دارد. میکروسوزن‌ها به طور کلی به چهار نوع تقسیم می‌شوند: میکروسوزن‌های جامد، پوشش‌داده شده، توخالی و هیدروژلی. در این میان میکروسوزن هیدروژلی از یک ماده هیدروژلی و زیستتخریبپذیر ساخته می‌شود که می‌تواند دارو را به‌صورت پایدار و در مدت طولانی‌تر نسبت به دیگر انواع میکروسوزن‌ها به بدن تزریق کند. به این صورت که پچ میکروسوزن بر روی پوست قرار می‌گیرد و با فشار کمی به پوست نفوذ می‌کند. با استفاده از این روش، انسولین مستقیماً و بدون درد در لایه‌های پوست تزریق می‌شود و در نتیجه، انسولین موثرتر در بدن جذب می‌شود. به‌علاوه، استفاده از میکروسوزن‌های انسولین به‌دلیل امکان دارورسانی پیوسته، باعث کاهش نیاز به تزریق متعدد انسولین در طول روز می‌شود و از این رو مشکلات بیمار را کاهش می‌دهد. با نفوذ این میکروسوزن‌ها به لایه‌های پوست، انسولین به‌صورت دقیق و مستقیم در بدن قرار می‌گیرد و باعث افزایش اثربخشی تزریق انسولین و عدم نیاز به تزریق‌های متعدد در طول روز می‌شود. از آنجایی که انسولین یک داروی پیشگیرانه و بسیار حساس است، میکروسوزن‌های هیدروژلی با پایداری و استحکام بالای خود، برای تزریق انسولین گزینه مناسبی هستند. همچنین، به‌دلیل قابلیت نفوذ بهتر در پوست، میکروسوزن‌های هیدروژلی می‌توانند مقدار داروی دقیق و بهینه را در جریان خون فراهم کنند. این روش تزریق برای موارد مختلفی از جمله انسولین برای بیماران دیابت نوع ۱ و همچنین واکسن‌ها قابل استفاده است.
ضرورت مسئله:
معمولا افرادی که به دیابت نوع ۱ مبتلا هستند، در هر شبانهروز حداقل یک بار انسولین تزریق می‌کنند. آمار سالیانه مبتلایان به دیابت در جهان، روند رشد قابل توجهی دارد. طبق آخرین آمار موجود در سال۲۰۲۲، ۵۳۷ میلیون نفر در جهان مبتلا به دیابت بوده و پیش‌بینی می‌شود تا سال۲۰۳۰ این تعداد به ۶۴۳ میلیون نفر برسد. به عبارت دیگر هر ساله جمعیتی معادل با شهر تهران به آمار مبتلایان دیابت در جهان اضافه می‌شود. آمار بیماران مبتلا به دیابت در ایران در حدود ۵/۵ میلیون نفر برآورد شده است. از آن جایی که دیابت بیماری مزمن است، درمان قطعی ندارد و تنها وضعیت بیمار کنترل می‌شود. در این بیماری بدن بیمار نمی‌تواند قند خون را کنترل کند. کنترل قند مصرف‌شده و همچنین تزریق داروی انسولین با تجویز پزشک، از جمله راهکار‌های اصلی کنترل قند خون در این بیماران به‌شمار می‌رود.به‌صورت متداول تزریق انسولین با استفاده از تجهیزات در دسترس مانند سرنگ و قلم انسولین به‌صورت زیرجلدی انجام می‌شود. هر بیمار معمولاً در روز نیاز به تزریق دوز مشخصی از دارو دارد که در یک یا چند نوبت تزریق دریافت می‌کند. تاثیرگذاری داروی انسولین بسته به نوع آن به کوتاهمدت (سریع الاثر)، متوسطاثر یا طولانیاثر تقسیم می‌شود. از آن جایی که سرعت جذب انسولین در هر یک از انواع انسولین متفاوت است معمولا پزشکان استفاده از چند نوع انسولین را برای پوشش دادن نیاز بیمار تجویز می‌کنند. این امر باعث نیاز به تزریقات مکرر دارو توسط بیمار و همچنین نوسان سطح قند خون بیمار پس از تزریق انسولین می‌شود زیرا اثرگذاری دارو (وابسته به نوع آن) در ساعات ابتدایی تزریق اتفاق می‌افتد و پس از آن سطح قند خون به آرامی افزایش یافته تا در نوبت بعدی انسولین تزریق و سطح قند خون مجددا کنترل شود.
یافتن جایگزینی برای تزریق انسولین در سال‌های اخیر در سراسر جهان مورد توجه قرار بوده است. از این رو سیستمهایی برای تزریق خودکار انسولین به بدن با استفاده از پمپ‌های تزریق انسولین توسعه یافته و به مراحل تجاری رسیده‌اند. این پمپ‌ها ضمن اتصال دائم به بدن به‌صورت پیوسته دارو را به آرامی درون بدن تزریق می‌کنند. از جمله مشکلات رایج در پمپ‌ها وجود یک دستگاه متصل به بدن است که می‌تواند فعالیت‌های فیزیکی بیمار را تحت تاثیر قرار دهد. روش‌های دیگر شامل استفاده از انواع تزریق‌های جایگزین، از جمله تزریق پوستی و تزریق مستقیم به عضلات، استفاده از پچ‌های جایگزین مانند پچ‌های نانو و میکروسوزن‌ها و همچنین از طریق مصرف دهانی انسولین هستند. پچ تزریقی با استفاده از میکروسوزن تنها در لایه اپیدرم پوست قرار می‌گیرد و باعث درد و خونریزی پس از تزریق نمی‌شود، بنابراین می‌تواند جایگزین مناسبی برای سرنگ‌های انسولین باشد. همچنین در تزریق انسولین به کودکان، ارتباط آماری معنیداری میان سن، طول مدت ابتلا به دیابت و تعداد دفعات تزریقات روزانه با میزان اضطراب ناشی از تزریقات انسولین به‌دست آمده است. لذا اضطراب تزریق انسولین از جمله چالش‌های بیماران دیابتی مخصوصا برای کودکان کم سن و والدین آن‌ها به‌ویژه در اوایل تشخیص بیماری به‌شمار می‌رود که ممکن است سلامت جسمی و روانی کودکان را تحتالشعاع قرار دهد. از این رو انجام مطالعات و مداخلات مناسب به منظور کاهش اضطراب کودکان و کمک به تطابق موثر آنان با درمان مورد نیاز است. بر این اساس نیاز به تزریق آرام و بدون درد برای حل این معضل ضروری و مهم میباشد. تزریق انسولین با استفاده از پچ‌های پوستی متداول امکان‌پذیر نیست چرا که جذب پوستی بازده بسیار ناچیزی دارد. از این رو استفاده از میکروسوزن در پچ‌های پوستی مسیر جدیدی را در تزریق این دارو فراهم می‌کند. استفاده از میکروسوزن‌ها برای تحویل انسولین در سال‌های اخیر به‌دلیل مزایای بالقوه آن‌ها نسبت به روش‌های سنتی تزریق انسولین مورد توجه قرار گرفته است. میکروسوزن‌ها سوزن‌های کوچک و کم‌تهاجمی هستند که با نفوذ به اپیدرم پوست، دارو را مستقیما و بدون درد به بدن می‌رسانند. یکی از مزایای کلیدی استفاده از میکروسوزن‌ها برای تحویل انسولین، توانایی کنترل آزادسازی هوشمند انسولین از زمینه میکروسوزن‌ها است. این قابلیت می‌تواند منجر به آزادسازی پایدارتر و کنترل‌شده انسولین در بدن، کاهش تعداد تزریقات مورد نیاز و بهبود کنترل قند خون شود. انتظار می‌رود به‌دلیل سرعت پایین هیدروژل در آزادسازی دارو، پس از قرارگرفتن میکروسوزن در پوست، دارو با نرخ بسیار کم و در طول مدت زمان بیشتری به بدن منتقل شود. مزیت اصلی این امر عدم نوسان شدید قند خون و تزریق پیوسته انسولین است. به طور خلاصه چنانچه داروی مورد نیاز بیماران دیابتی با استفاده از میکروسوزن‌های حاوی دارو تزریق شود، نرخ رهایش داروی بهتر، شرایط جسمانی پایدارتر و عدم نیاز به تزریق‌های مکرر باعث بهبود شرایط زندگی بیمار می‌شود. این میکروسوزن‌ها مانند یک برچسب پوستی به سطح پوست بازو، ران و ... چسبانده می‌شوند، سوزن‌های بسیار ریز آن بدون تحریک اعصاب زیر پوست (درد) به داخل پوست فرو می‌روند. به‌دلیل ماهیت هیدروژل و خواص جذبی و نگهدارندگی، دارو را به آرامی و در طی زمانی طولانی رهاسازی می‌کنند و شرایط بهتری را برای کنترل قند خون و کیفیت زندگی بیمار فراهم می‌کنند. همچنین به‌دلیل ماهیت زیستسازگار هیدروژل‌ها مشکلات ناشی از پسماند تزریقی سرنگ‌های انسولین مرتفع میگردد.
مسئله اصلی تحقیق:
با توجه به نیاز بیماران دیابتی به تزریق مکرر انسولین و همچنین تزریق‌های متداول کنونی که به‌طور معمول تهاجمی هستند، نیاز به روش جایگزینی مناسب احساس می‌شود. برخلاف تزریق‌های سنتی انسولین، که معمولا سرنگ‌های متداول را شامل می‌شوند و اغلب دردناک هستند، میکروسوزن‌ها بدون درد و با حداقل تهاجم طراحی شده‌اند. استفاده از میکروسوزن‌ها همچنین نیاز به دفع اشیا تیز را از بین می‌برد و خطر آسیب ناشی از سوزن و شیوع بیماری‌های منتقله از طریق خون را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، میکروسوزن‌ها می‌توانند توسط بیماران مبتلا به فوبیای سوزن از جمله کودکان مبتلا به دیابت استفاده شوند، که در غیر این صورت ممکن است از تزریق انسولین اجتناب کنند. این امر منجر به کنترل ضعیف قند خون و مشکلات بعدی برای بیمار می‌شود. ویژگی رهاسازی دارو به صورت پیوسته در میکروسوزن‌های هیدروژلی امکان تحویل هدفمند انسولین به محل مورد نظر را فراهم می‌کند، خطر هیپوگلیسمی را کاهش و اثربخشی انسولین را افزایش می‌دهد چرا که نرخ تزریق نسبت به زمان کاهش ولی زمان تزریق افزایش می‌یابد. همچنین در میکروسوزن‌های تزریق انسولین می‌توان با مهندسی مکانیزم آزادسازی دارو امکان تزریق بر اساس سطح قند خون بیمار فراهم شود. با استفاده از یک پچ میکروسوزن مقدار داروی وارد شده به بدن می‌تواند بیشتر و موثرتر باشد و در عین حال از تزریق یکباره دارو جلوگیری می‌شود تا مانع از بروز عوارضی مانند افت ناگهانی قند خون شود.
تزریق داروی انسولین به‌صورت سنتی، نیاز به تعداد بالای تزریق‌ها و همچنین نیاز به دقت و هماهنگی بسیار بالا بین میزان داروی تزریقی و نیاز بدن است. از این رو بیمار در طی روز همواره دغدغه و استرس کنترل قند خون را دارد که با تزریق به وسیله سوزن‌های متداول حس ناخوشایندی را به‌دنبال دارد. در طرف مقابل، با توجه به امکان کنترل هوشمندانه رهایش دارو در زمینه میکروسوزن، یک پچ پوستی با میکروسوزن‌های تعبیه‌شده روی آن می‌تواند در پوست قرار گیرد و به مرور زمان دارو را در بدن آزاد تزریق کند. بنابراین، داروی انسولین به‌صورت مداوم و در میزان کنترل شده‌ای در بدن رها می‌شود و نیاز به تزریق‌های روزانه انسولین را از بین می‌برد. استفاده از میکروسوزن برای تزریق انسولین برای اولین بار در اوایل قرن ۲۱ و با معرفی میکروسوزن‌ها مطرح شد. استفاده از میکروسوزن‌ها به‌دلیل اینکه طول بسیار کمتری نسبت به روش‌های متداول دارد (تا ۹۰۰ میکرومتر) در منابع علمی بدون درد معرفی شده است. دلیل این امر آن است که گیرنده‌های عصبی در لایه‌های پوستی در عمق بیشتری هستند و نوک میکروسوزن‌ها به آن نرسیده و آن‌ها را تحریک نمی‌کند. مکانیزم‌های مختلفی برای رساندن دارو در پوست با میکروسوزن وجود دارد. میکروسوزن‌های جامد، پوشش دار، حل‌شونده، توخالی و هیدروژلی از جمله انواع مختلف آن است. گروه حاضر با تجربه بیش از دو سال پژوهش بر روی این موضوع قابلیت تولید داخلی همه انواع نام‌برده شده را کسب و بومی‌سازی کرده است. با این وجود استفاده از میکروسوزن هیدروژلی برای تزریق انسولین در این پروژه به‌عنوان راهکار اصلی انتخاب شده است. چرا که امکان استفاده به‌عنوان پچ پوستی را فراهم می‌کند. بارگذاری انسولین در ماتریس هیدروژلی باعث می‌شود که دارو در کل حجم پچ موجود باشد. زمانی که پچ روی پوست و میکروسوزن‌ها درون پوست وارد می‌شوند، دارو به آرامی و در طی زمانی طولانی رهاسازی می‌شود. این رهایش آهسته و پیوسته دارو در بدن بیمار، در ضمن نداشتن درد و حس نامطلوب، باعث می‌شود از تزریق و اثرگذاری حجم زیادی از دارو در یک مدت کوتاه جلوگیری شود. از این رو به‌صورت مداوم دارو تزریق و شرایط بهتر و پایدارتر جسمانی برای بیمار فراهم کرده و کیفیت زندگی وی را ارتقا می‌دهد. همچنین میزان داروی وارد شده از طریق پچ به بدن قابل بررسی و تنظیم است. ساخت میکروسوزن‌های مورد نیاز در این پیشنهادیه توسط اعضای تیم و با فناوری بومی‌سازی شده انجام می‌شود. میکروسوزن‌های مورد نیاز برای تزریق نیاز به ارتفاعی کمتر از یک میلیمتر و ضخامتی در حدود چند صد میکرومتر دارند. گروه حاضر بیش از دو سال تجربه پژوهش روی میکروسوزن‌های مختلف -از جمله میکروسوزن‌های توخالی، هیدروژلی و حل شونده- با استفاده در کاربردهای غیر دارویی را نیز داشته است. مزیت اصلی به‌دست آمده در این پروژه، دانش فنی ساخت میکروسوزن‌های دارویی است که می‌تواند در نهایت علاوه بر انسولین برای سایر داروهای تزریقی نیز استفاده شود. پروژه فعلی به‌عنوان آغازی بر ارزیابی و امکان‌سنجی ساخت یک محصول با فناوری بالا در صنایع دارویی تعریف شده است. در این طرح به‌کارگیری میکروسوزن‌های ساخته‌شده با دانش بومی برای بیماری دیابت در دستور کار قرار دارد. همچنین قابل توجه است که پروژه فعلی صرفاً یک ایده نبوده و نمونه‌های اولیه آن ساخته شده و در سطح آمادگی فناوری ۳ قرار دارد. از این رو تمرکز اصلی ابتدا بر بهینه‌سازی میکروسوزن‌های مورد نیاز تزریق انسولین بوده و سپس نحوه عملکرد و چالش‌های موجود در تزریق انسولین با میکروسوزن بررسی و چالش‌های آن پاسخ داده می‌شود.
میکروسوزن‌ها، روشی برای دارورسانی هستند که برای تزریق دقیق و مستقیم دارو از طریق لایه‌های پوست استفاده می‌شوند. این نوع تزریق دارو به‌عنوان یک روش پوستی جدید و دقیق عمل می‌کند و در مقایسه با روش‌های دیگر تزریق دارو مانند تزریق زیرجلدی، کمترین عوارض جانبی را دارد. تزریق با استفاده از پچ میکروسوزن به‌دلیل طول کوتاه میکروسوزن‌های آن، درد بسیار کمتری دارد. میکروسوزن‌ها به طور کلی به چهار نوع تقسیم می‌شوند: میکروسوزن‌های جامد، پوشش‌داده شده، توخالی و هیدروژلی. در این میان میکروسوزن هیدروژلی از یک ماده هیدروژلی و زیستتخریبپذیر ساخته می‌شود که می‌تواند دارو را به‌صورت پایدار و در مدت طولانی‌تر نسبت به دیگر انواع میکروسوزن‌ها به بدن تزریق کند. به این صورت که پچ میکروسوزن بر روی پوست قرار می‌گیرد و با فشار کمی به پوست نفوذ می‌کند. با استفاده از این روش، انسولین مستقیماً و بدون درد در لایه‌های پوست تزریق می‌شود و در نتیجه، انسولین موثرتر در بدن جذب می‌شود. به‌علاوه، استفاده از میکروسوزن‌های انسولین به‌دلیل امکان دارورسانی پیوسته، باعث کاهش نیاز به تزریق متعدد انسولین در طول روز می‌شود و از این رو مشکلات بیمار را کاهش می‌دهد. با نفوذ این میکروسوزن‌ها به لایه‌های پوست، انسولین به‌صورت دقیق و مستقیم در بدن قرار می‌گیرد و باعث افزایش اثربخشی تزریق انسولین و عدم نیاز به تزریق‌های متعدد در طول روز می‌شود. از آنجایی که انسولین یک داروی پیشگیرانه و بسیار حساس است، میکروسوزن‌های هیدروژلی با پایداری و استحکام بالای خود، برای تزریق انسولین گزینه مناسبی هستند. همچنین، به‌دلیل قابلیت نفوذ بهتر در پوست، میکروسوزن‌های هیدروژلی می‌توانند مقدار داروی دقیق و بهینه را در جریان خون فراهم کنند. این روش تزریق برای موارد مختلفی از جمله انسولین برای بیماران دیابت نوع ۱ و همچنین واکسن‌ها قابل استفاده است.
ضرورت مسئله:
معمولا افرادی که به دیابت نوع ۱ مبتلا هستند، در هر شبانهروز حداقل یک بار انسولین تزریق می‌کنند. آمار سالیانه مبتلایان به دیابت در جهان، روند رشد قابل توجهی دارد. طبق آخرین آمار موجود در سال۲۰۲۲، ۵۳۷ میلیون نفر در جهان مبتلا به دیابت بوده و پیش‌بینی می‌شود تا سال۲۰۳۰ این تعداد به ۶۴۳ میلیون نفر برسد. به عبارت دیگر هر ساله جمعیتی معادل با شهر تهران به آمار مبتلایان دیابت در جهان اضافه می‌شود. آمار بیماران مبتلا به دیابت در ایران در حدود ۵/۵ میلیون نفر برآورد شده است. از آن جایی که دیابت بیماری مزمن است، درمان قطعی ندارد و تنها وضعیت بیمار کنترل می‌شود. در این بیماری بدن بیمار نمی‌تواند قند خون را کنترل کند. کنترل قند مصرف‌شده و همچنین تزریق داروی انسولین با تجویز پزشک، از جمله راهکار‌های اصلی کنترل قند خون در این بیماران به‌شمار می‌رود.به‌صورت متداول تزریق انسولین با استفاده از تجهیزات در دسترس مانند سرنگ و قلم انسولین به‌صورت زیرجلدی انجام می‌شود. هر بیمار معمولاً در روز نیاز به تزریق دوز مشخصی از دارو دارد که در یک یا چند نوبت تزریق دریافت می‌کند. تاثیرگذاری داروی انسولین بسته به نوع آن به کوتاهمدت (سریع الاثر)، متوسطاثر یا طولانیاثر تقسیم می‌شود. از آن جایی که سرعت جذب انسولین در هر یک از انواع انسولین متفاوت است معمولا پزشکان استفاده از چند نوع انسولین را برای پوشش دادن نیاز بیمار تجویز می‌کنند. این امر باعث نیاز به تزریقات مکرر دارو توسط بیمار و همچنین نوسان سطح قند خون بیمار پس از تزریق انسولین می‌شود زیرا اثرگذاری دارو (وابسته به نوع آن) در ساعات ابتدایی تزریق اتفاق می‌افتد و پس از آن سطح قند خون به آرامی افزایش یافته تا در نوبت بعدی انسولین تزریق و سطح قند خون مجددا کنترل شود.
یافتن جایگزینی برای تزریق انسولین در سال‌های اخیر در سراسر جهان مورد توجه قرار بوده است. از این رو سیستمهایی برای تزریق خودکار انسولین به بدن با استفاده از پمپ‌های تزریق انسولین توسعه یافته و به مراحل تجاری رسیده‌اند. این پمپ‌ها ضمن اتصال دائم به بدن به‌صورت پیوسته دارو را به آرامی درون بدن تزریق می‌کنند. از جمله مشکلات رایج در پمپ‌ها وجود یک دستگاه متصل به بدن است که می‌تواند فعالیت‌های فیزیکی بیمار را تحت تاثیر قرار دهد. روش‌های دیگر شامل استفاده از انواع تزریق‌های جایگزین، از جمله تزریق پوستی و تزریق مستقیم به عضلات، استفاده از پچ‌های جایگزین مانند پچ‌های نانو و میکروسوزن‌ها و همچنین از طریق مصرف دهانی انسولین هستند. پچ تزریقی با استفاده از میکروسوزن تنها در لایه اپیدرم پوست قرار می‌گیرد و باعث درد و خونریزی پس از تزریق نمی‌شود، بنابراین می‌تواند جایگزین مناسبی برای سرنگ‌های انسولین باشد. همچنین در تزریق انسولین به کودکان، ارتباط آماری معنیداری میان سن، طول مدت ابتلا به دیابت و تعداد دفعات تزریقات روزانه با میزان اضطراب ناشی از تزریقات انسولین به‌دست آمده است. لذا اضطراب تزریق انسولین از جمله چالش‌های بیماران دیابتی مخصوصا برای کودکان کم سن و والدین آن‌ها به‌ویژه در اوایل تشخیص بیماری به‌شمار می‌رود که ممکن است سلامت جسمی و روانی کودکان را تحتالشعاع قرار دهد. از این رو انجام مطالعات و مداخلات مناسب به منظور کاهش اضطراب کودکان و کمک به تطابق موثر آنان با درمان مورد نیاز است. بر این اساس نیاز به تزریق آرام و بدون درد برای حل این معضل ضروری و مهم میباشد. تزریق انسولین با استفاده از پچ‌های پوستی متداول امکان‌پذیر نیست چرا که جذب پوستی بازده بسیار ناچیزی دارد. از این رو استفاده از میکروسوزن در پچ‌های پوستی مسیر جدیدی را در تزریق این دارو فراهم می‌کند. استفاده از میکروسوزن‌ها برای تحویل انسولین در سال‌های اخیر به‌دلیل مزایای بالقوه آن‌ها نسبت به روش‌های سنتی تزریق انسولین مورد توجه قرار گرفته است. میکروسوزن‌ها سوزن‌های کوچک و کم‌تهاجمی هستند که با نفوذ به اپیدرم پوست، دارو را مستقیما و بدون درد به بدن می‌رسانند. یکی از مزایای کلیدی استفاده از میکروسوزن‌ها برای تحویل انسولین، توانایی کنترل آزادسازی هوشمند انسولین از زمینه میکروسوزن‌ها است. این قابلیت می‌تواند منجر به آزادسازی پایدارتر و کنترل‌شده انسولین در بدن، کاهش تعداد تزریقات مورد نیاز و بهبود کنترل قند خون شود. انتظار می‌رود به‌دلیل سرعت پایین هیدروژل در آزادسازی دارو، پس از قرارگرفتن میکروسوزن در پوست، دارو با نرخ بسیار کم و در طول مدت زمان بیشتری به بدن منتقل شود. مزیت اصلی این امر عدم نوسان شدید قند خون و تزریق پیوسته انسولین است. به طور خلاصه چنانچه داروی مورد نیاز بیماران دیابتی با استفاده از میکروسوزن‌های حاوی دارو تزریق شود، نرخ رهایش داروی بهتر، شرایط جسمانی پایدارتر و عدم نیاز به تزریق‌های مکرر باعث بهبود شرایط زندگی بیمار می‌شود. این میکروسوزن‌ها مانند یک برچسب پوستی به سطح پوست بازو، ران و ... چسبانده می‌شوند، سوزن‌های بسیار ریز آن بدون تحریک اعصاب زیر پوست (درد) به داخل پوست فرو می‌روند. به‌دلیل ماهیت هیدروژل و خواص جذبی و نگهدارندگی، دارو را به آرامی و در طی زمانی طولانی رهاسازی می‌کنند و شرایط بهتری را برای کنترل قند خون و کیفیت زندگی بیمار فراهم می‌کنند. همچنین به‌دلیل ماهیت زیستسازگار هیدروژل‌ها مشکلات ناشی از پسماند تزریقی سرنگ‌های انسولین مرتفع میگردد.
مسئله اصلی تحقیق:
با توجه به نیاز بیماران دیابتی به تزریق مکرر انسولین و همچنین تزریق‌های متداول کنونی که به‌طور معمول تهاجمی هستند، نیاز به روش جایگزینی مناسب احساس می‌شود. برخلاف تزریق‌های سنتی انسولین، که معمولا سرنگ‌های متداول را شامل می‌شوند و اغلب دردناک هستند، میکروسوزن‌ها بدون درد و با حداقل تهاجم طراحی شده‌اند. استفاده از میکروسوزن‌ها همچنین نیاز به دفع اشیا تیز را از بین می‌برد و خطر آسیب ناشی از سوزن و شیوع بیماری‌های منتقله از طریق خون را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، میکروسوزن‌ها می‌توانند توسط بیماران مبتلا به فوبیای سوزن از جمله کودکان مبتلا به دیابت استفاده شوند، که در غیر این صورت ممکن است از تزریق انسولین اجتناب کنند. این امر منجر به کنترل ضعیف قند خون و مشکلات بعدی برای بیمار می‌شود. ویژگی رهاسازی دارو به صورت پیوسته در میکروسوزن‌های هیدروژلی امکان تحویل هدفمند انسولین به محل مورد نظر را فراهم می‌کند، خطر هیپوگلیسمی را کاهش و اثربخشی انسولین را افزایش می‌دهد چرا که نرخ تزریق نسبت به زمان کاهش ولی زمان تزریق افزایش می‌یابد. همچنین در میکروسوزن‌های تزریق انسولین می‌توان با مهندسی مکانیزم آزادسازی دارو امکان تزریق بر اساس سطح قند خون بیمار فراهم شود. با استفاده از یک پچ میکروسوزن مقدار داروی وارد شده به بدن می‌تواند بیشتر و موثرتر باشد و در عین حال از تزریق یکباره دارو جلوگیری می‌شود تا مانع از بروز عوارضی مانند افت ناگهانی قند خون شود.
تزریق داروی انسولین به‌صورت سنتی، نیاز به تعداد بالای تزریق‌ها و همچنین نیاز به دقت و هماهنگی بسیار بالا بین میزان داروی تزریقی و نیاز بدن است. از این رو بیمار در طی روز همواره دغدغه و استرس کنترل قند خون را دارد که با تزریق به وسیله سوزن‌های متداول حس ناخوشایندی را به‌دنبال دارد. در طرف مقابل، با توجه به امکان کنترل هوشمندانه رهایش دارو در زمینه میکروسوزن، یک پچ پوستی با میکروسوزن‌های تعبیه‌شده روی آن می‌تواند در پوست قرار گیرد و به مرور زمان دارو را در بدن آزاد تزریق کند. بنابراین، داروی انسولین به‌صورت مداوم و در میزان کنترل شده‌ای در بدن رها می‌شود و نیاز به تزریق‌های روزانه انسولین را از بین می‌برد. استفاده از میکروسوزن برای تزریق انسولین برای اولین بار در اوایل قرن ۲۱ و با معرفی میکروسوزن‌ها مطرح شد. استفاده از میکروسوزن‌ها به‌دلیل اینکه طول بسیار کمتری نسبت به روش‌های متداول دارد (تا ۹۰۰ میکرومتر) در منابع علمی بدون درد معرفی شده است. دلیل این امر آن است که گیرنده‌های عصبی در لایه‌های پوستی در عمق بیشتری هستند و نوک میکروسوزن‌ها به آن نرسیده و آن‌ها را تحریک نمی‌کند. مکانیزم‌های مختلفی برای رساندن دارو در پوست با میکروسوزن وجود دارد. میکروسوزن‌های جامد، پوشش دار، حل‌شونده، توخالی و هیدروژلی از جمله انواع مختلف آن است. گروه حاضر با تجربه بیش از دو سال پژوهش بر روی این موضوع قابلیت تولید داخلی همه انواع نام‌برده شده را کسب و بومی‌سازی کرده است. با این وجود استفاده از میکروسوزن هیدروژلی برای تزریق انسولین در این پروژه به‌عنوان راهکار اصلی انتخاب شده است. چرا که امکان استفاده به‌عنوان پچ پوستی را فراهم می‌کند. بارگذاری انسولین در ماتریس هیدروژلی باعث می‌شود که دارو در کل حجم پچ موجود باشد. زمانی که پچ روی پوست و میکروسوزن‌ها درون پوست وارد می‌شوند، دارو به آرامی و در طی زمانی طولانی رهاسازی می‌شود. این رهایش آهسته و پیوسته دارو در بدن بیمار، در ضمن نداشتن درد و حس نامطلوب، باعث می‌شود از تزریق و اثرگذاری حجم زیادی از دارو در یک مدت کوتاه جلوگیری شود. از این رو به‌صورت مداوم دارو تزریق و شرایط بهتر و پایدارتر جسمانی برای بیمار فراهم کرده و کیفیت زندگی وی را ارتقا می‌دهد. همچنین میزان داروی وارد شده از طریق پچ به بدن قابل بررسی و تنظیم است. ساخت میکروسوزن‌های مورد نیاز در این پیشنهادیه توسط اعضای تیم و با فناوری بومی‌سازی شده انجام می‌شود. میکروسوزن‌های مورد نیاز برای تزریق نیاز به ارتفاعی کمتر از یک میلیمتر و ضخامتی در حدود چند صد میکرومتر دارند. گروه حاضر بیش از دو سال تجربه پژوهش روی میکروسوزن‌های مختلف -از جمله میکروسوزن‌های توخالی، هیدروژلی و حل شونده- با استفاده در کاربردهای غیر دارویی را نیز داشته است. مزیت اصلی به‌دست آمده در این پروژه، دانش فنی ساخت میکروسوزن‌های دارویی است که می‌تواند در نهایت علاوه بر انسولین برای سایر داروهای تزریقی نیز استفاده شود. پروژه فعلی به‌عنوان آغازی بر ارزیابی و امکان‌سنجی ساخت یک محصول با فناوری بالا در صنایع دارویی تعریف شده است. در این طرح به‌کارگیری میکروسوزن‌های ساخته‌شده با دانش بومی برای بیماری دیابت در دستور کار قرار دارد. همچنین قابل توجه است که پروژه فعلی صرفاً یک ایده نبوده و نمونه‌های اولیه آن ساخته شده و در سطح آمادگی فناوری ۳ قرار دارد. از این رو تمرکز اصلی ابتدا بر بهینه‌سازی میکروسوزن‌های مورد نیاز تزریق انسولین بوده و سپس نحوه عملکرد و چالش‌های موجود در تزریق انسولین با میکروسوزن بررسی و چالش‌های آن پاسخ داده می‌شود.
| نام و نام‌خانوادگی | رشته/ مقطع تحصیلی | همکار/ مشاور طرح | وضعیت شغلی |
| محمود فرزین | مهندسی مکانیک/ دکتری |
مدیراجرایی | استاد تمام دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان |
| ژاله ورشوساز | داروسازی/ دکتری |
مدیر فنی | استاد تمام دانشکده داروسازی دانشگاه اصفهان |
| امیر محمدشریفی | ریزفناوری/ کارشناسی ارشد |
مدیر تحقیق و توسعه | پژوهشگر در زمینه تجهیزات بیومدیکال |
| فائزه کریمزاده | مهندسی مکانیک/ کارشناسی ارشد |
کارشناس اجرایی | پژوهشگر در آزمایشگاه جابربن حیان |
| راضیه قاسمی | نانوزیست فناوری/ دکتری |
مشاور فنی | مدیر آزمایشگاه جابربن حیان اصفهان |
سوابق عرضه‌کننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی:
جناب آقای دکتر محمود فرزین، به عنوان مدیر و عضو اصلی تیم، فارغالتحصیل دکتری مکانیک از دانشگاه منچستر و استاد تمام دانشکده مهندسی مکانیک در دانشگاه صنعتی اصفهان هستند. تمرکز فعالیت‌های ایشان بر محور فرم‌دهی فلزات و همچنین قطعات میکرو بوده و پروژه‌های متعدد پژوهشی و صنعتی را در این زمینه به نتیجه رسانده‌اند. از جمله سوابق دکتر فرزین می‌توان به راه‌اندازی خط تولید اتوماتیک و انبوه میکروسوزن‌های نخ‌شده به منظور استفاده در جراحی اشاره کرد. ایشان دارای ۱۷ اختراع مختلف بین‌المللی و داخلی و همچنین بیش از ۱۰۰ عنوان مقاله هستند و H-index ایشان ۱۸ است و مقالاتشان نیز از اینجا قابل مشاهده است.
سرکار خانم دکتر ژاله ورشوساز، به عنوان عضو اصلی تیم، عضو هیئت‌علمی دانشگاه علوم‌پزشکی اصفهان هستند و تاکنون طرحهای متعددی را در خصوص استفاده از میکروسوزن‌ها در دارورسانی پوستی داروها اجرا کردهاند. تعداد مقالات بین‌المللی چاپ شده ایشان در زمینه دارورسانی و کاربرد نانوذرات در این خصوص به بیش از 360 مورد می‌رسد. ایشان همچنین در زمینه دارورسانی در دیابت فعالیت داشتهاند و مقالات متعددی در این زمینه دارند. در حال حاضر H-index دکتر ورشوساز 56 است و مقالات چاپ شده ایشان از اینجا قابل مشاهده است.
جناب آقای امیر محمدشریفی، به عنوان مدیر اجرایی در این پروژه، فارغالتحصیل کارشناسی ارشد دانشگاه تهران در رشته ریزفناوری (MEMS & NEMS) است. پروژه‌های انجام شده ایشان با تمرکز بر توسعه روش‌های ساخت مقرون‌به‌صرفه شامل جداسازی سلول تومور گردشی از خون با چیپ میکروفلوئيدیک، ساخت نانوالکترودهای سلول الکتروشیمیایی، توسعه روش‌های ساخت اقتصادی میکروکانال‌های میکروفلوئیدیک بر روی بسترهای صلب، سنسور اثر میدان برای تشخیص CRP، توسعه روش ساخت در زمینه قالب‌های میکروسوزن و همچنین توسعه روش‌های ساخت میکروسوزن‌های توخالی است. ایشان دارای دو اختراع داخلی و همچنین دو مقاله منتشر شده ISI هستند که از اینجا در دسترس است.
سرکار خانم فائزه کریمزاده، به عنوان کارشناس اجرایی و دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی اصفهان در زمینه ساخت و بهره‌برداری از میکروسوزن‌های هیدروژلی، توسعه روش ساخت و به‌کارگیری میکروسوزن‌های توخالی و همچنین در زمینه چیپ‌های میکروفلوئیدیک فعالیت می‌کنند. ایشان در آزمایشگاه جابربن حیان به عنوان پژوهشگر مشغول به فعالیت هستند.
سرکار خانم دکتر راضیه قاسمی، به عنوان مشاور پروژه و مدیر آزمایشگاه و آموزشگاه جابربن حیان در اصفهان و فارغالتحصیل رشته نانوزیستفناوری از دانشگاه تربیت مدرس هستند. فعالیت‌های ایشان در حوزه نانوذرات، بررسی و به‌کارگیری آن است. دکتر قاسمی دارای ۱۴ عنوان مقاله بین‌المللی در زمینه نانوذرات و حوزه‌های مربوط به آن هستند که از اینجا در دسترس است.
مزایای این محصول عبارت‌اند از:
- تزریق داروی انسولین بدون درد و عوارض
- امکان تزریق آهسته و پیوسته دارو به‌صورت پچ پوستی
- کاهش افت قند خون پس از تزریق انسولین
- افزایش کیفیت زندگی بیمار با کاهش دغدغه تزریق خصوصاً برای کودکان مبتلا به دیابت نوع یک
- حذف پسماند‌های پزشکی مانند سرنگ
میکروسوزن‌ها به‌منظور تزریق بدون درد دارو کاربرد بسیار ویژه‌ای را به‌خود اختصاص دادهاند. نتیجه مورد نظر در این پروژه ساخت پچ پوستی دارای میکروسوزن برای تزریق داروی انسولین است. با این وجود به‌دلیل قابلیت استفاده از میکروسوزن در داروهای مشابه که در آن تزریق بدون درد مورد نظر است (مانند انواع واکسن اطفال) می‌تواند به‌عنوان سایر کاربردهای این پروژه مورد استفاده قرار گیرد.
- ساخت پچ میکروسوزن با ابعاد بهینه شده برای داروی انسولین
- تست‌های مدل حیوانی و خروجی آن
- هزینه اجرای طرح حدود 600 میلیون تومان برآورد می‌شود که حداکثر 90 درصد این مبلغ تا سقف 500 میلیون تومان، از محل حمایت صندوق نوآوری و شکوفایی تامین خواهد شد.
- مدت‌زمان اجرای طرح حدود 12 ماه برآورد می‌شود.
- مالکیت معنوی: مشارکت‌کننده در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و مشارکت‌کننده در ژورنال‌های داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانس‌ها و سمینارها با موافقت و اشاره به نام همه دست‌اندرکاران مجاز خواهد بود.
- مالکیت منافع مادی: سهم مشارکت شرکت/شتاب‌دهنده متقاضی حداقل 10 و حداکثر 35 درصد خواهد بود (منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری بر اساس توافق طرفین و مشترک خواهد بود و باتوجه‌به سهم آورده نقدی و غیرنقدی توسعه‌دهنده، سهم مالکیت قابل‌مذاکره و توافق است).
شماره تماس:
09025555482
09025555471
اینستاگرام:
iran.challenges@
09025555482
09025555471
اینستاگرام:
iran.challenges@