"怀长期主义，聊医工科技"
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今天的文章里，超哥为大家介绍一种可用于医美领域的创新符合型超声贴片（cUSP），通过诱导液体耦合介质中的中频声孔效应，显著增强皮肤穿透性，从而提高化妆品和药物的经皮输送。该研究展示了超声贴片在体外猪模型中的应用，验证了其在短时间、大面积使用中的效果。超声贴片通过嵌入柔性弹性体中的压电换能器，产生局部空化泡，增加药物的皮肤穿透途径。贴片由四个压电元件（PZT）嵌入聚二甲基硅氧烷（PDMS）基底中，封装在防水层中，最终形成直径为5厘米的圆形贴片，用于皮肤附着。实验结果显示，超声贴片能显著增强烟酰胺的传输效果，在10分钟的超声应用后，传输增强了26.2倍。该技术在化妆品和药物传输方面具有广泛的应用前景，不仅可用于治疗皮肤病和修复受损皮肤，还可应用于延缓皮肤衰老的护肤产品中，未来的研究将重点解决这些问题，进一步优化设备设计和性能，推动其在临床中的应用。 |
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本文提出了一种创新的符合型超声贴片（cUSP），用于通过诱导液体耦合介质中的中频声孔效应增强皮肤穿透性，从而提高化妆品和药物的经皮输送。研究表明，该贴片能显著增强烟酰胺在体外猪模型中的传输效果，验证了其在短时间、大面积应用中的适用性。![]()
文中提出的cUSP超声贴片与其他医美导药系统对比
研究背景
随着消费者对健康皮肤需求的增加，开发安全有效的方法以提高新型治疗性化妆品的经皮吸收成为焦点。皮肤的角质层作为天然屏障，限制了小分子药物的渗透，传统方法难以克服这一障碍。超声通过声孔效应来增强药物的皮肤穿透性，是一种有前景的物理增强方法。![]()
技术原理
超声贴片通过嵌入柔性弹性体中的压电换能器，在皮肤和贴片之间的液体耦合介质中产生局部空化泡，从而增加药物的皮肤穿透途径。多物理场模拟、声谱分析和高速视频摄影用于表征换能器偏转、声压场及空化泡动态。![]()
柔性超声器件的概念图：a) 符合型超声贴片（cUSP）的二维阵列照片（直径5厘米，厚度2毫米），附在弯曲的玻璃圆柱上；比例尺：1厘米。b) cUSP二维阵列的爆炸视图（5厘米×5厘米×2毫米），显示每一层的组成部分；比例尺：5毫米（插图显示了PZT-D元件和皮肤之间形成的液体空腔；比例尺：2毫米）。c) cUSP在皮肤上的示意图，显示了设备与皮肤之间空腔内的空化机制，以及药物通过角质层的渗透。为了清晰地展示工作机制，角质层厚度与设备尺寸的比例被扭曲了。d) 设备在212 kHz频率和50 V应用电压下以径向模式运行的声压分布，显示了在空腔内介质中未衰减的压力区（≈100 kPa），足以产生空化。设计与制造
超声贴片由四个压电元件（PZT）嵌入聚二甲基硅氧烷（PDMS）基底中，每个PZT元件直径为10毫米，厚度为2毫米，通过精确控制的浸涂法进行超薄PDMS层包覆，形成防水封装。系统被放置在自定义3D打印的聚乳酸模具中，并完全封装在2毫米厚的PDMS层中。贴片的初始尺寸为5厘米×5厘米，最终修剪为直径5厘米的圆形，用于皮肤附着。 ![]()
设备的机电特性表征：a) 实验（蓝色）和模拟（红色）的阻抗曲线，显示了在0.2–1 MHz频率范围内的共振和反共振峰。b) 实验（蓝色）和模拟（红色）的压电元件顶表面的位移结果，跨越0.2–1 MHz的扫频范围。实验位移曲线对应于设备中心小区域（1 mm²）的平均z向位移，而模拟数据映射了设备几何中心单点的总位移。c) 在2个共振模式（fr, ft）下，施加连续10 V正弦信号到PZT-D时测量的设备中心的平均位移。d) 顶表面PZT-D（以20 nm为上限）的模拟位移，配有1 mm厚的PDMS基底。e) 在PZT-D底部PDMS基底中的模拟位移（位移对数）。在两种情况下，PZT-D都以fr、50 V驱动。f) 单个PZT-D元件（裸露、无涂层）、带有PDMS涂层的单个PZT-D元件和cUSP在0.1–1 MHz频率范围内的实验测量阻抗图。实验验证
研究团队在猪皮模型上进行了体外实验验证。结果表明，超声贴片显著增强了烟酰胺的传输效果。在10分钟的超声应用后，烟酰胺的传输增强了26.2倍，证明了该设备在患者和消费者中短时间、大面积应用声孔效应的适用性。![]()
体外增强药物渗透 ：a) 体外皮肤渗透研究的实验设置。b) 单个PZT-D元件在超声和热（热控制）应用时间与对照（被动渗透）下的皮肤电阻归一化。误差条表示测量的标准偏差（n = 3）。c) 单个PZT-D元件在超声和热（热控制）应用下与对照（被动渗透）下渗透的烟酰胺（NIA）量。误差条表示测量的标准偏差（n = 3）。d) 用于cUSP设备体外研究的定制Franz细胞。猪皮夹在顶部（紫色）和底部（粉红色）腔室之间，cUSP正面朝下（当前显示为正面朝上）放置在猪皮表面；比例尺：10毫米。e) cUSP阵列在超声应用下与对照（被动渗透）下渗透的烟酰胺（NIA）量。*表示数据集与对照显著不同（p < 0.05）。†表示计算中考虑的皮肤面积已调整，以同等扣除每次研究中未覆盖皮肤的邻近区域（见实验部分）。对于所有情况，超声应用时间为10分钟（蓝色阴影区域）。f) cUSP阵列在超声应用下与微针相比的烟酰胺（NIA）渗透量。与4小时微针扩散曲线相比，cUSP阵列在30分钟内实现了类似的NIA渗透。g, h) 多光子共聚焦显微镜图像，显示被动扩散（g）和10分钟超声处理（h）下，罗丹明B（RhB）渗透到猪皮样本垂直切片（7微米厚）中的情况；比例尺：200微米。i) 在6个猪皮样本中显示荧光的组织百分比（n = 3，被动扩散；n = 3，10分钟超声处理）。使用ImageJ对共聚焦图像进行荧光阈值处理应用前景与挑战
该超声贴片在化妆品和药物传输方面具有广泛应用前景。它不仅可以用于治疗皮肤病和修复受损皮肤，还可以应用于延缓皮肤衰老的护肤产品中。未来的优化和微型化研究将推动该技术在更广泛领域的应用。尽管该技术在实验室研究中表现出色，但在临床应用中仍面临一些挑战，如设备的长期稳定性、生物相容性和热管理问题。未来研究将重点解决这些问题，进一步优化设备设计和性能，推动其在临床中的应用。 参考文献：
Yu, Chia‐Chen, Aastha Shah, Nikta Amiri, Colin Marcus, Md Osman Goni Nayeem, Amit Kumar Bhayadia, Amin Karami, and Canan Dagdeviren. "A Conformable Ultrasound Patch for Cavitation‐Enhanced Transdermal Cosmeceutical Delivery." Advanced Materials 35, no. 23 (2023): 2300066.![]()
"怀长期主义，聊医工科技"
我是超哥，超声行业17年老伙计，做过研发，搞过生产，趟过市场，开过（在开）公司；越野跑爱好者；工作狂；沟通粗暴直接；严苛完美主义者；起伏皆为过往；信奉长期主义和第一性原则；欢迎来聊来组局...![]()
