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Archivio digitale delle tesi discusse presso l'Università di Pisa

Tesi etd-09072010-172325


Tipo di tesi
Tesi di laurea specialistica
Autore
LONGO, ANGELA
URN
etd-09072010-172325
Titolo
Microaghi per somministrazione transdermica di farmaci: studio, modellizzazione e simulazione di penetrazione nella pelle
Dipartimento
INGEGNERIA
Corso di studi
INGEGNERIA BIOMEDICA
Relatori
relatore Prof. Barillaro, Giuseppe
correlatore Prof. Diligenti, Alessandro
Parole chiave
  • Rilascio transdermico di farmaci – penetrazione ne
Data inizio appello
28/09/2010
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
28/09/2050
Riassunto
In questo lavoro di tesi é stata effettuata l'analisi della penetrazione nella pelle di aghi miniaturizzati, con dimensione inferiore a quella di un capello umano, impiegati nel rilascio transdermico di farmaci.

Il rilascio transdermico di farmaci direttamente nell’epidermide rappresenta oggi un'interessante alternativa ai metodi di rilascio convenzionali, per via orale o tramite iniezioni ipodermiche. La principale difficoltà insita nelle attuali tecniche di rilascio transdermico, quali, ad esempio, i cerotti, è legata alla scarsa permeabilità dello strato corneo, che ostacola il passaggio di molecole di grosse dimensioni, cariche e idrofile. I microaghi, inseriti nella pelle in modo da attraversare lo strato corneo, consentono di risolvere questa limitazione senza causare dolore o danni al paziente. Tra gli innumerevoli vantaggi dell'impiego dei microaghi, rispetto ai metodi convenzionali, possono essere infatti citati: 1) la possibilità di somministrare farmaci che non resisterebbero all’ambiente tipico dell’apparato digerente; 2) la riduzione del dolore del paziente in fase di somministrazione del farmaco; 3) la possibilità di autosomministrazione del farmaco da parte del paziente senza necessità dell’intervento di personale specializzato. Inoltre, quando integrati in opportuni sistemi miniaturizzati, l'utilizzo dei microaghi consente un rilascio controllato di piccole quantità farmaco, vicino al sito prestabilito, in concentrazione adeguata e in un preciso istante temporale.

Nel corso di questa tesi, al fine di analizzare ed ottimizzare la penetrazione nella pelle di una matrice di microaghi in ossido di silicio integrata in un chip di silicio, è stata studiata, con delle simulazioni ad elementi finiti, l’interazione meccanica tra i microaghi e la pelle. A tale scopo è stato utilizzato un modello meccanico della pelle per applicazioni microscopiche, sviluppato sulla base di risultati sperimentali disponibili in letteratura circa le proprietà meccaniche dei vari strati che compongono la pelle. Tale modello schematizza i primi tre strati della pelle (strato corneo, epidermide e derma) come materiali isotropi ed elastici con opportuno spessore e caratteristiche meccaniche. Il modello, valido nell’ipotesi che la forza applicata dall’esterno sia costante e che quindi si voglia studiare il comportamento a regime della pelle, è stato inizialmente utilizzato per studiare la deformazione pelle indotta da un microago sottoposto ad una certa pressione esterna prima della rottura dello strato corneo da parte dell’ago stesso. Sulla base del modello proposto, è stata quindi valutata la pressione da applicare sull’ago per consentire la rottura dello strato corneo e garantire, quindi, la penetrazione dell’ago nella pelle. Infine, il modello sviluppato è stato utilizzato per studiare la risposta meccanica della pelle alla sollecitazione da parte di una matrice di microaghi al fine di stabilire il periodo minimo che consenta la penetrazione di tutti gli aghi della matrice, in modo da consentire un efficiente rilascio di farmaco nella pelle mediante matrici di microaghi ad elevata densità (dell'ordine di 1 milione di aghi per centimetro quadrato). Sulla base dei risultati ottenuti si è potuto stabilire che nel caso di una matrice di aghi cilindrici con diametro di 5 μm, un periodo non inferiore a 15 μm (corrispondente ad una densità di 450 mila aghi per centimetro quadrato circa) garantisce la penetrazione di tutti gli aghi nella pelle.
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