Finite element analysis and optimization of microneedle arrays for transdermal vaccine delivery: comparison of coated and dissolving microneedles

透皮 材料科学 生物医学工程 溶解 真皮 纳米技术 化学 医学 物理化学 药理学 解剖
作者
Noppamas Yolai,Pikkanet Suttirat,Jeerapond Leelawattanachai,Chaiwoot Boonyasiriwat,Charin Modchang
出处
期刊:Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering [Taylor & Francis]
卷期号:26 (12): 1379-1387 被引量:3
标识
DOI:10.1080/10255842.2022.2116576
摘要

Microneedle arrays have recently been proposed as an alternative device for delivering vaccines into the skin. In recent years, many types of microneedles, such as coated and dissolving microneedles, have been developed with a variety of array configurations. However, the study that alongside compares the vaccine delivery efficiency of different types of microneedles and optimizes their arrangements on an array has been lacking. This study aimed to evaluate the vaccine delivery efficiency of coated and dissolving microneedles as well as to optimize the microneedle arrangements by using a three-dimensional finite element modeling approach. The constructed models describe the antigen release via diffusion, the antigen-receptor binding, and the antigen internalization by antigen-presenting cells (APCs) in the skin layers. Our modeling result reveals that the coated microneedle provides higher efficiency in activating APCs than the dissolving microneedle. It also predicts that the square arrangement of microneedles is not the optimal arrangement. According to the magnitude of APC activation, the acute-angle arrangement of microneedles outperforms the square arrangement by activating more APCs in the dermis.

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