การพัฒนาแผ่นไฮโดรเจลแห้งด้วยเทคนิคการแช่เยือกแข็งสำหรับการนำส่งยาทางผิวหนังภายใต้สนามไฟฟ้า

แผ่นแปะนำส่งยาผ่านทางผิวหนังเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องจนนำไปสู่การวางจำหน่ายอย่างแพร่หลาย เช่น แผ่นแปะบรรเทาอาการปวดกล้ามเนื้อ แผ่นแปะคุมกำเนิด และแผ่นแปะนิโคติน เป็นต้น เนื่องจากระบบการนำส่งยาผ่านทางผิวหนังมีข้อได้เปรียบกว่าระบบนำส่งยาทั่วไป เช่น การรับประทานยา และการฉีดยาหลายประการ เช่น สามารถหลีกเลี่ยงการถูกทำลายของยาบริเวณระบบทางเดินอาหาร สามารถควบคุมการปลดปล่อยของยาได้ ง่ายต่อการใช้งาน และสามารถดึงแผ่นแปะออกจากผิวหนังเมื่อต้องการหยุดยาส่วนประกอบสำคัญของแผ่นแปะนำส่งยาทางผิวหนัง คือ เมทริกซ์ (matrix) ที่ทำหน้าที่ในการกักเก็บและควบคุมการปลดปล่อยของตัวยาและสารสำคัญในการออกฤทธิ์

    ไฮโดรเจลเป็นวัสดุที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบการนำส่งยาเพื่อทำหน้าที่เป็นเมทริกซ์ โดยไฮโดรเจล เกิดจากพอลิเมอร์เชื่อมโยงกันเป็นรูปร่างตาข่ายสามมิติ ที่ความสามารถพองตัวในน้ำ สามารถกักเก็บน้ำจำนวนมากไว้ในโครงสร้าง และยังคงรูปเดิมของไฮโดรเจลได้ เนื่องจากมีการเชื่อมโยงทางเคมี หรือทางกายภาพของโซ่พอลิเมอร์ การเปลี่ยนเฟสของไฮโดรเจลจากเจลเป็นสารละลายหรือสารละลายเป็นเจล ขึ้นอยู่กับสิ่งกระตุ้นทางกายภาพและทางเคมี เช่น pH อุณหภูมิ สนามไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก เป็นต้น อย่างไรก็ตามไฮโดรเจลมีความเสถียรและความแข็งแรงต่ำ และยังจำเป็นต้องควบคุมปริมาณน้ำในไฮโดรเจลให้คงที่ ส่งผลให้มีข้อจำกัดในการใช้งาน ดังนั้นจึงมีงานวิจัยที่พํฒนาแผ่นแปะปลดปล่อยยาทางผิวหนังในรูปไฮโดรเจลแบบแห้ง โดยวิธีแช่เยือกแข็ง (freeze drying) เพื่อทำให้วัสดุมีความเสถียรมากขึ้น คงรูประหว่างการใช้งาน และยังคงมีรูพรุนภายในแผ่นวัสดุ ซึ่งลักษณะแผ่นที่มีรูพรุนจะสามารถบรรจุสารสำคัญได้โดยอาศัยกลไกการดูดซับและควบคุมปลดปล่อยสารสำคัญ เนื่องจากข้อจำกัดบางประการทำให้การนำส่งยาทางผิวหนังไม่สามารถใช้ได้กับยาทุกชนิด เช่น ข้อจำกัดของการซึมผ่านของสารเข้าสู่ผิวหนัง ซึ่งโดยธรรมชาติของผิวหนังไม่ยอมให้สารหรือสิ่งแปลกปลอมเข้าสู่ร่างกายได้ง่าย จึงเป็นอุปสรรคในการนำส่งยาที่โมเลกุลขนาดใหญ่และยาที่ละลายน้ำได้ดีผ่านเข้าสู่ผิวหนัง จากข้อจำกัดดังกล่าวจึงมีการพัฒนาระบบนำส่งยาผ่านผิวหนังภายใต้การกระตุ้นด้วยสนามไฟฟ้า  ซึ่งเป็นวิธีที่สามารถควบคุมปริมาณ เวลา และอัตราการนำส่งยาด้วยการปรับระดับความต่างศักย์ไฟฟ้าด้วยกลไกการผลักยาให้เคลื่อนที่เข้าผิวหนังด้วยกระแสไฟฟ้าขนาดต่ำ โดยอาศัยหลักการไอออนโตโฟรีซิส (Iontophoresis) ทั้งนี้ในปัจจุบันมีการจำหน่ายแผ่นแปะนำส่งยาผ่านผิวหนังโดยใช้หลักการไอออนโตโฟรีซิสในต่างประเทศโดยนิยมใช้ในการปลดปล่อยยาบรรเทาปวดหรือยาในกลุ่มต้านอาการอักเสบที่ไม่ใช่สเตียรอยด์ เช่น แผ่น iontoPatch, แผ่น Companion 80 และแผ่น ACTIVA patch เป็นต้น โดยผลิตภัณ์ดังกล่าวมีราคาประมาณ 300-1,500 บาท/แผ่น ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับระยะเวลาในการนำส่งยา เช่น นำส่งยาได้ภายใน 12 ชั่วโมง หรือ 4 ชั่วโมง เป็นต้น อย่างไรก็ตามในประเทศยังไม่มีการผลิตแผ่นแปะนำส่งผ่านผิวหนังด้วยหลักการนี้

    ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นการพัฒนาแผ่นแปะนำส่งยาผ่านผิวหนังจากพอลิเมอร์ไฮโดรเจลแบบแห้ง ที่เตรียมขึ้นด้วยวิธีแช่เยือกแข็ง (freeze drying) หรือเรียกว่าไครโอเจล (cryogel) สำหรับใช้ในการควบคุมการนำส่งยาภายใต้สนามไฟฟ้า โดยมีการศึกษาประสิทธิภาพในการบรรจุและนำส่งยาชนิดต่าง ๆ ที่มีลักษณะโครงสร้างทางเคมีต่างกัน ได้แก่ ยาชนิดมีขั้ว ยาชนิดไม่มีขั้ว และยาที่มีโครงสร้างโมเลกุลขนาดขนาดต่าง ๆ  ซึ่งในเบื้องต้นจะศึกษาความเป็นไปได้ในการนำส่งยาที่ใช้รักษาคน อย่างไรก็ตามหากโครงการวิจัยแล้วเสร็จจะสามารถศึกษาความเป็นไปได้ในการนำไปประยุกต์ใช้เพื่อนำส่งยาในสัตว์โดยสามารถพิจารณาจากโครงสร้างทางเคมีและขนาดโมเลกุลของยาที่รักษาอาการต่างๆ ในสัตว์เปรียบเทียบและวิเคราะห์ความเป็นไปได้กับยาที่ใช้ในงานวิจัยนี้