ภก.สิกขวัฒน์ นักร้อง คณะเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยรังสิต

Transdermal patches กับ microneedles การรวมกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการบริหารยา

โดยปกติเป็นที่ทราบกันอยู่แล้วว่ารูปแบบยารับประทาน (Oral dosage form) เป็นรูปแบบที่ได้รับความนิยมมากที่สุดตลอดระยะเวลาหลายปีที่ผ่านมา เนื่องจากเป็นรูปแบบที่ง่ายต่อการบริหารยา และไม่ก่อให้เกิดความเจ็บปวดต่อผู้ป่วย แต่ยารับประทานนั้นก็มีข้อเสียหลายประการ เช่น ยาอาจถูกทำลายได้ในทางเดินอาหาร หรืออาจเกิดการเมตาบอลิซึมของยาที่ตับ (first pass metabolism) หรือความไม่สม่ำเสมอของระดับยาในเลือดซึ่งเป็นผลมาจากการดูดซึม เป็นต้น ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงพยายามค้นคว้าพัฒนารูปแบบยาอื่น ๆ ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น และสามารถแก้ไขข้อบกพร่องที่พบในกรณีรูปแบบยารับประทานแบบเดิมได้ อีกทั้งยังต้องได้รับการยอมรับจากผู้ป่วยด้วย และหนึ่งในรูปแบบนำส่งยาที่ถูกพัฒนาขึ้นและกำลังได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อย ๆ ตัวหนึ่งคือ Transdermal drug delivery system หรือระบบนำส่งยาสู่ผิวหนังนั่นเอง

            Transdermal drug delivery system(1) มีหลายรูปแบบ แต่สามารถแบ่งออกตามหลักการพื้นฐานได้เป็น 3 ชนิด ได้แก่

1. drug in adhesive รูปแบบนี้ตัวยาสำคัญ และ excipient จะกระจายตัวอยู่ในส่วนของ adhesive polymer ชั้นของ adhesive จะเป็นส่วนที่มีบทบาทสำคัญคือ นอกจากการทำหน้าที่ในการทำให้ patch ยึดติดกับผิวหนังแล้ว ยังเป็นตัวควบคุมการปลดปล่อยของตัวยาออกจาก patch อีกด้วย และการปลดปล่อยตัวยาออกจาก patch นั้นจะมีลักษณะเป็น first order kinetic คือ การปลดปล่อยตัวยาจะลดลงเมื่อความเข้มข้นของยาใน adhesive layer ลดลง
2. drug in matrix รูปแบบนี้ตัวยาจะกระจายตัวอยู่ใน lipophilic matrix หรือ hydrophilic matrix ซึ่งทั่วไปจะเป็น polymer matrix ดังนั้น ส่วนประกอบที่สำคัญสำหรับ patch ชนิดนี้คือ ชั้นของ matrix ที่จะทำหน้าที่ในการควบคุมการปลดปล่อยของตัวยาออกจาก patch และเช่นเดียวกับ drug in adhesive patch การปลดปล่อยตัวยาจะลดลงเมื่อความเข้มข้นของยาใน matrix ลดลง
3. drug in reservoir รูปแบบนี้มีลักษณะสำคัญที่แตกต่างไปจาก 2 ชนิดแรก คือ อัตราการปลดปล่อยตัวยาออกจาก patch จะถูกควบคุมด้วย membrane ดังนั้น การออกแบบ membrane จึงมีความสำคัญมาก และตัวยาสำคัญนั้นจะถูกเก็บอยู่ในส่วนที่เรียกว่า reservoir ในรูปของ gel หรือ solution นอกจากนี้ drug in reservoir patch ยังมีข้อดีที่เหนือกว่า patch อีก 2 ชนิดข้างต้นคือ การปลดปล่อยยาจาก reservoir patch จะคงที่เป็น zero order kinetic ตราบเท่าที่ความเข้มข้นของยาใน reservoir อยู่ในระดับอิ่มตัว (saturate concentration) อย่างไรก็ตาม reservoir patch ก็มีข้อเสียเช่นเดียวกันคือ ลักษณะของ patch ที่มีหลายชั้น และมีส่วนของ reservoir ที่นูนออกมาทำให้เมื่อติดกับผิวหนังจะค่อนข้างไม่เรียบและเห็นชัด (แสดงในรูปที่ 1)

รูปที่ 1 แสดงส่วนประกอบที่แตกต่างกันของ transdermal patch ทั้ง 3 ชนิด(1)

ถึงแม้ว่าระบบนำส่งในรูปแบบแผ่นแปะจะดีอย่างไร แต่การได้รับยาเข้าสู่ร่างกายนั้นจะต้องพิจารณาถึงกลไกทั้ง 2 อย่างคือ การ transport ของยาผ่าน stratum corneum และอัตราการปลดปล่อยยาออกจาก patch เมื่อพิจารณาโดยรวมแล้ว การนำส่งยาจะถูกควบคุมด้วย patch หรือชั้น stratum corneum ของผิวหนังนั้น ซึ่งขึ้นอยู่กับว่าอัตราการปลดปล่อยยาออกจาก patch มากหรือน้อยกว่าการ transport ของยาผ่าน stratum corneum หากการปลดปล่อยของยาจาก patch เกิดได้มากกว่าการ transport ของยาผ่าน stratum corneum จะทำให้การนำส่งยาถูกควบคุมด้วย stratum corneum เป็นหลัก และในทางกลับกัน หากการปลดปล่อยยาจาก patch เกิดได้น้อยกว่าการ transport การนำส่งยาก็จะถูกควบคุมด้วย patch เป็นหลัก(1,2)

ถ้าจากการ transport ของยาบางตัวผ่าน stratum corneum เป็นกลไกหลักจะเป็นปัญหาที่ไม่อาจควบคุมได้ในระบบนำส่งยาเอง การแก้ไขปัญหานี้จึงได้มีการนำเรื่องของการฉีดยาเข้ามาประยุกต์ใช้ร่วมกับระบบ Transdermal drug delivery system แต่เนื่องจากการฉีดยาปกตินั้นทำให้ผู้ป่วยเกิดความเจ็บปวดซึ่งคงจะไม่ได้รับการยอมรับจากผู้ป่วย นักวิทยาศาสตร์จึงได้นำหลักการของ microneedle technology เข้ามาประยุกต์ใช้เพื่อไม่ให้ผู้ป่วยได้รับความเจ็บปวดเหมือนการฉีดยาปกติ และสามารถควบคุมปริมาณการปลดปล่อยตัวยาสำคัญได้ด้วย

รูปที่ 2 แสดงให้เห็นการเปรียบเทียบการฉีดยาด้วยเข็มกับ microneedles patch(3)

            จากตัวอย่างการนำเทคโนโลยี 2 ชนิดมาประยุกต์รวมกัน โดย HP และ Crospon เป็นต้นแบบของ skin patch แบบใหม่ ซึ่งสามารถลดข้อจำกัดในการนำส่งยาผ่านชั้น stratum corneum โดยใช้ microneedle เข้าใต้ผิวหนังและนำส่งยาเข้าสู่ใต้ stratum corneum ซึ่งเป็นปราการด่านสำคัญในการนำยาเข้าสู่ร่างกาย

HP และ Crospon ซึ่งเป็นผู้พัฒนาอุปกรณ์นี้ได้กล่าวว่าสามารถลดความเจ็บปวด และที่สำคัญคือ การควบคุมการปลดปล่อยยาตั้งแต่ 1 ชนิดหรือมากกว่าได้ใน patch อันเดียว

หลักการทำงานของ skin patch's microneedles(3)

จากผิวหนังชั้น epidermis ที่ทำหน้าที่ป้องกัน bacteria และ virus เข้าสู่ร่างกาย การฉีดยาโดยเข็มปกติจะผ่าน epidermis ที่หนาเป็นมิลลิเมตรเข้าไปถึงชั้นที่มีเส้นประสาทซึ่งเป็นสาเหตุของความเจ็บปวด แต่   skin patch's microneedles นี้จะมีขนาดเข็มยาว 0.5 มิลลิเมตร ซึ่งจะลงไปไม่ถึงชั้นที่มีเส้นประสาทมาหล่อเลี้ยงซึ่งอยู่ลึกลงไปประมาณ 0.75 มิลลิเมตรจากผิวหนัง โดยใน 1 patch จะประกอบด้วย microneedles 150 เข็ม ซึ่งบรรจุยาไว้ใน cylindrical reservoirs และควบคุมการปลดปล่อยโดย microchip และในแต่ละ patch นั้นสามารถบรรจุ cylindrical reservoirs ได้ถึง 400 ตัว ซึ่งทำให้บรรจุตัวยาสำคัญและตัวยาอื่นได้ในเวลาเดียวกัน โดยจะเหมาะกับผู้ป่วยที่ต้องการยามากกว่า 1 ชนิดในคราวเดียวกัน microneedles จะทำให้ยาเข้าสู่ร่างกายได้เร็ว แม่นยำ และตรงเวลา

รูปที่ 3 skin patch technology ต้นแบบที่สร้างโดย HP และ Crospon(3)

            Microneedle skin patch สามารถใช้ได้กับตัวยาที่ซึมผ่านทางผิวหนังได้ และตัวยาที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่ซึ่งผ่านผิวหนังได้ยาก ซึ่งทำให้ได้ผลชีวสมมูลที่ดีกว่า สำหรับในผู้ป่วยโรคเบาหวานนั้นใน patch อันเดียวสามารถบรรจุได้ทั้ง insulin และ glucagon เพื่อลดความเสี่ยงต่อระดับน้ำตาลในเลือดที่อาจจะสูงหรือต่ำเกินไป หรืออาจนำไปใช้กับผู้ป่วย asthma โดย microneedle skin patch จะนำไปใช้แทนยาพ่นได้ อีกทั้งยาในรูปแบบนี้พกพาได้สะดวก

            จากการศึกษาและพัฒนาการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีทั้ง 2 ชนิดร่วมกันนั้นจะทำให้ลดปัญหาที่เกิดจากความสามารถในการซึมผ่านผิวหนังของตัวยาไปได้ อีกทั้งยังเพิ่มความสามารถในการปลดปล่อยยาให้ได้ปริมาณที่ถูกต้อง แม่นยำ ตรงเวลา ลดผลข้างเคียงที่อาจเกิดจากยาได้ แต่เพื่อให้ได้ระบบนำส่งยาที่มีประสิทธิภาพนั้น ยังคงต้องติดตามและศึกษากันต่อไปเพื่อว่าในอนาคตเราจะได้มีความปลอดภัย และมีการบริหารยาได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงและราคาถูกลงเพื่อคุณภาพชีวิตที่ดี

เอกสารอ้างอิง

1. ชัชฎา โพธิพุกกณะ. อีกครั้งกับ Transdermal drug delivery system. R&D Newsletter วารสารเพื่อการวิจัยและพัฒนา องค์การเภสัชกรรม. ปีที่ 16 ฉบับที่ 2 เมษายน-มิถุนายน พ.ศ. 2552.
2. Heather A.E. Benson. Transdermal Drug Delivery: Penetration Enhancement Techniques. Current Drug Delivery. 2005;2:23-33.
3. Skin Patch May Replace Traditional Injections. http://thefutureofthings.com/news/1056/skin-patch-may-replace-traditional-injections.html