フラクショナル皮膚応用における超音波アシスト薬物送達

Joseph Lepselter, Alex Britva, Ziv Karni and Maria Claudia Almeida Issa Laser and Ultrasound Laboratory, Alma Lasers Ltd., Caesarea, Israel Department of Clinical Medicine – Dermatology, Fluminense Federal University, Praia de Icarai 139, 702 Niterói, RJ, Brazil

キーワード  経表皮薬物送達経皮薬物送達経皮的投与経皮投与レーザー超音波

はじめに

皮膚は人体で最も容易にアクセスできる臓器の1つであり、約2 m²の表面積を覆い、体の血液循環の約3分の1を受けている。皮膚は、表皮、真皮、およびこれら2層の間に複雑に入り組んだ毛などの皮膚付属器から構成される複雑な系である。皮膚の最外層である表皮は無血管であり、基底膜を介した拡散によって、下にある真皮毛細血管から栄養を受けている。表皮の最外層は角質層と呼ばれ、下層組織の乾燥を防ぎ、皮膚に適用される物質を含む環境中の有害物質の侵入を排除するバリアとして機能する保護被覆である。この層は、脂質領域に埋め込まれた角質細胞から構成される（Michael et al. 2002）。

経皮（または経皮的）薬物送達は、注射や経口送達といった従来の薬物送達法よりも優れた利点を提供する。特に経皮薬物送達は、胃腸での薬物代謝を回避し、副作用を減らし、治療化合物の徐放をもたらすことができる。「経皮」という用語は広く一般的に使われているが、実際には、受動拡散による化合物の輸送は表皮を介してのみ生じ、そこで毛細血管を介した血液への吸収が起こる（Elias and Menon 1991）。

しかし、外用された化合物の拡散速度は、内因性（生理学的）要因と外因性（環境的）要因の両方によって変動する。拡散速度はまた、送達される化合物の物理的・化学的特性にも依存する。経皮薬物送達に対する自然な内因性障壁（例：乾燥皮膚、厚い皮膚、脱水、循環不全、代謝不全）を最小限に抑え、自然な促進要因（例：患者の十分な水分補給を確保し、薄く、暖かく、湿潤で、血流が豊富な皮膚部位を選択すること）を最大限に活用するために、患者の皮膚を注意深く評価する必要がある。角質層は経皮送達の律速障壁と考えられており、したがって拡散が増強されることが多い。さまざまな方法には、皮膚を事前に加温して運動エネルギーを高め、毛包を拡張させる方法、ならびに薬物適用後に密封包帯で部位を覆い、水分を維持して皮膚のリザーバー能を活性化する方法が含まれる（Scheuplein and Blank 1971; Prausnitz et al. 2012; Kurihara-Bergstrom and Good 1987）。

経皮薬の促進剤は通常、角質層の性質を変化させて拡散を容易にするために使用される。この変化は、角質層内の構造ケラチンタンパク質の変性、角質層の角質化層の剥離または層間剥離、細胞透過性の変化、あるいは角質細胞間の脂質に富む細胞間構造の変化によって生じ得る。促進剤は、経皮制御薬物送達システムに組み込まれるか、薬物の外用前、外用中、または外用後に使用される。好ましい促進剤は、薬物を活発かつ迅速に拡散させるが、薬物分子を不活性化せず、健康な表皮を損傷せず、痛みを引き起こさず、毒性学的副作用も有さないものである（Haftek et al. 1998; Menon and Elias 1997; Akomeah 2010）。

超音波は医療診断や理学療法で広く使用されてきたが、薬物送達の促進剤として普及したのは最近のことである。多くの研究で、超音波は一般に安全であり、長期的または短期的な負の副作用はないことが示されているが、経表皮薬物送達の目的で促進剤として超音波が作用する機序については、理解があまり明確ではない（Nino et al. 2010; Prausnitz and Langer 2008; Smith 2007）。

皮膚応用における超音波と皮膚の相互作用

超音波は、20 kHz～10 MHzの周波数を持つ音響波と定義される。超音波を規定する特性は、音響波の振幅と周波数である。可聴音と同様に、超音波は異なる特性を持つ別の媒質に遭遇すると、反射と屈折を起こす。遭遇した媒質の特性が伝達媒質の特性と異なる場合、送信された超音波ビームの音響エネルギーは、この媒質から反射されることによって減衰する。組織内での吸収と散乱による超音波の減衰もまた、その透過深度を制限する（Anselmo and Mitragotri 2014; Byl 1995; Mitragotri 2004a）。

超音波が生体組織内を伝搬すると、さまざまな反応が引き起こされる可能性がある。生じる影響には、熱的、機械的、化学的、および光学的反応が含まれる。より具体的には、機械的影響には、音響キャビテーション、放射力、せん断応力、ならびに音響流／マイクロストリーミングが含まれ得る（David and Gary 2010）。

液体媒質を介した物質の輸送を増強するために超音波を使用することは、ソノフォレーシスまたはフォノフォレーシスと呼ばれる。これは単独で、または化学的促進剤、イオントフォレーシス、エレクトロポレーション、磁場、電磁力、機械的圧力場、もしくは電場などの他の促進剤と組み合わせて使用できる（Mitragotri 2004b）。

高周波音波の熱的特性と非熱的特性の両方が、外用薬の拡散を増強し得る。超音波による加温は、薬物内および細胞膜内の分子の運動エネルギー（易動性）を高め、毛包や汗腺などの侵入部位を拡張させ、治療部位への循環を増加させる。これらの生理学的変化は、薬物分子が角質層を拡散し、真皮内の毛細血管網に取り込まれる機会を増やす。超音波の熱的影響と非熱的影響の両方が細胞透過性を高める。音波の機械的特性はまた、細胞を高速で振動させ、細胞膜の静止電位を変化させ、場合によっては部位の一部の細胞の細胞膜を破壊することにより、薬物拡散を増強する（David and Gary 2010; Mitragotri 2004b）。超音波フォレーシスに関する理論の1つは、主な要因が角質層内のケラチン層間に脂質ブリッジを形成することによって皮膚透過性を高めることであると提唱している（Mason 2011; Guy 2010; Pitt et al. 2004）。

薬物拡散に影響を与え得る別の重要な要因は、同じ膜構造の隣接部分が異なる変位振幅で振動するときに生じるせん断力（または衝撃波）に関連している。音響波は薬物媒質と皮膚層内に流れおよび／またはキャビテーションを引き起こし、これが薬物分子の皮膚内および皮膚を介した拡散を助ける。「流れ（streaming）」は本質的に液体内の振動であり、液体をエネルギー源から遠ざけるように押しやる。一方、「キャビテーション」は、強い振動を受けた液体中に気泡が形成されることである。キャビテーションは、波の振幅が特定の閾値を超えたときに、液体内を縦音響波が伝搬する際の希薄領域によって生じる（Mitragotri 2005; Pua and Pei 2009）。

これらの気泡が皮膚の特定の細胞内に生じると、気泡が不安定なサイズに達するにつれて、細胞の疲労または破裂が起こり得る。超音波の伝達経路にある細胞の破壊は、薬物分子の細胞間拡散を促進する可能性がある。キャビテーションはまた、角質層内の脂質の配列を乱し、脂質層間の距離の増加をもたらすことがある。その結果、角質層内の水相の量が増加し、それによって水溶性成分の細胞間隙を介した拡散が増強される（Sivakumari et al. 2005）。外用製品の透過経路は主に蛇行した細胞間経路に沿っているため、角質層内の脂質は適切な皮膚バリア機能において決定的な役割を果たす。

超音波（ソノフォレーシス、フォノフォレーシス、およびウルトラフォノフォレーシス）は、物理的力として超音波（20 kHz–16 MHz）を使用し、薬物の皮膚透過を高める技術である。これは、皮膚内の選択された部位に治療的薬物濃度を達成するために、超音波療法と外用薬物療法を組み合わせたものである。この技術では、薬物は通常ゲル、場合によりクリームまたは軟膏であるカップリング剤と混合され、このカップリング剤を介してデバイスから皮膚へ超音波エネルギーが伝達される（Lee and Zhou 2015）。低周波超音波（20–100 kHz）の適用は、高周波超音波（1–16 MHz）よりも効果的に皮膚透過性を高める。経皮的皮膚透過の機序には、角質層脂質の破壊が含まれ、これにより薬物が皮膚を通過できるようになる。キャビテーション、マイクロストリーミング、および熱発生により、対応する皮膚抵抗の低下が観察された（Park et al. 2014; Mormito et al. 2005; Mitragotri and Kost 2001）。

このことを考慮すると、超音波を使用する際には表皮の熱傷と擦過が重大な考慮事項となる。超音波は、皮膚表皮を損傷することなく、機械的な音響圧物質として作用すべきである。しかし、ソノトロードを皮膚に結合させている液体中のキャビテーションは、表皮および真皮にキャビテーション浸食を生じさせる可能性がある。このキャビテーションは送達される物質の活発な浸透を助ける一方で、表皮を損傷する可能性もある。超音波使用におけるさらなる課題は、熱傷やその他の損傷を防ぐために必要とされる低い音響圧および超音波エネルギー、ならびに緩衝懸濁液中のキャビテーションのために、効率が低いことである（Tang et al. 2002; Terahara et al. 2002; Mitragotri and Kost 2000; Mitragotri et al. 1995）。

経皮的な医療用および美容用化合物の送達を増強するための改善されたデバイスと方法が、引き続き必要とされている。特に、経皮的な薬物または美容成分送達のための超音波ベースのデバイスと技術が必要とされている。低周波（kHz）超音波アシスト薬物送達技術は、フラクショナルレーザー支援技術または高周波支援技術と組み合わせて使用される外用成分、すなわち薬物またはコスメシューティカルの経表皮送達を目的として開発された（Fig. 1a, b）。

経表皮薬物送達におけるレーザー支援皮膚透過

皮膚のフラクショナルアブレーションは、2004年に初めて記載された光熱融解という特殊なレーザー–皮膚相互作用事象である。フラクショナルアブレーティブレーザー（エルビウム:YAGおよびCO₂）または高周波などのその他のフラクショナルアブレーティブモダリティは、皮膚を部分的にアブレーションし、レーザービームをマイクロビームに分割する。これらのマイクロビームは、皮膚内に微細な垂直方向のアブレーションチャネルを形成する。これらのチャネルの形成は、そうでなければ大きすぎて表皮層を通過できない外用薬物分子のためのアクセス経路を提供し得る。これらのチャネルの位置、直径、深度、その他の特性は、レーザーまたは高周波技術の設定によって制御または操作できる（Manstein et al. 2004; Alexiades-Armenakas et al. 2008; Haak et al. 2011; Lin et al. 2014; Carniol et al. 2015; Forster et al. 2010）。

動物においてフラクショナルレーザーデバイスが薬物透過を促進するin vitro/in vivoでの有効性に関する研究は豊富にある。しかし、ヒトにおける臨床的なレーザーアシスト薬物送達を検討した研究は少ない。Oni et al. (2012)は、ブタを動物モデルとして、フラクショナルEr:YAGレーザーを用いた生体内でのリドカイン吸収を実証した。4%リドカインの外用後、血清中の薬物濃度が検出された。非治療群では血清中濃度は検出不可能であった。レーザー治療後に血清中濃度が検出可能となった。リドカインのピーク濃度は、500 μm（0.45 mg/l）、50 μm（0.48 mg/l）、および25 μm（0.3 mg/l）と比較して、孔深度250 μm（0.62 mg/l）で有意に高かった。マイクロチャネルの深度が大きいことが、増強効果の大きさを保証するわけではなかった。

Haedersdal et al. (2010)は、モデル透過物質としてアミノレブリン酸メチル（MAL）を使用し、フラクショナルCO₂レーザーによって支援される皮膚送達を評価した。MALはアミノレブリン酸（ALA）のエステルプロドラッグである。ヨークシャー種ブタにフラクショナルCO₂レーザーを照射し、その後MALを処理した。プロトポルフィリンIX（PpIX）由来の蛍光を、皮膚深度1,800 μmで蛍光顕微鏡により測定した。フラクショナルレーザーは、直径300 μm、深度1,850 μmの円錐形チャネルを形成した。このアブレーションは薬物送達を増強し、無傷皮膚と比較して毛包および真皮でより高い蛍光が認められた。フラクショナルレーザー照射は、ポルフィリン前駆体の外用送達を皮膚深部まで促進する。Haedersdal et al. (2011)もまた、フラクショナルCO₂レーザーによって増強されるMAL透過を調査し、ヨークシャー種ブタにおいて皮膚表面から深度1,800 μmまでのPpIXの皮膚分布と光線力学的療法（PDT）によって誘導される光退色を定量化した。光退色を生じさせるための赤色光は、発光ダイオードアレイにより37および200 J/cm²のフルエンスで送達された。光退色によって失われたポルフィリン蛍光の割合は、200 J/cm²後よりも37 J/cm²後の方が小さかった。フラクショナルレーザーは皮膚PpIXを大幅に促進し、光退色したポルフィリンの割合は皮膚浅層と深層で同様であった。

レーザー治療を受けた皮膚へのPpIXの分布は、マイクロチャネル深度と薬物のインキュベーション時間に依存する可能性がある。Haak et al. (2012a)は、フラクショナルレーザーの深度とインキュベーション時間がALAメチルの透過に影響するかをさらに評価した。ヨークシャー種ブタに、それぞれマイクロチャネル深度300（浅層）、1,400（中層）、および2,100 μm（真皮深層／皮下）を形成するため、37、190、および380 mJでフラクショナルCO₂レーザーを照射した。ALAメチルクリームのインキュベーション時間は30、60、120、および180分とした。180分のインキュベーションにより、レーザーチャネル深度にかかわらず、皮膚層全体に同様のPpIX蛍光が誘導された。レーザー照射とその後の60分間のALAメチルインキュベーションは、無傷皮膚と比較して皮膚表面の蛍光を増加させた。レーザー照射とその後の120分間のALAメチルインキュベーションは、無傷皮膚と比較して毛包および真皮の蛍光を増加させた。

肥厚性瘢痕やケロイドを含む瘢痕の治療は、特に真皮中層から深層への浸透を考慮する場合、その多様で線維性の性質から、本質的に送達上の課題を伴う。コルチコステロイド、5-フルオロウラシル（5-FU）、イミキモド、メトトレキサート、その他の免疫調節薬が、長年にわたり瘢痕の補助療法として使用されてきた。しかし、これらの薬剤を外用した場合、有効性は軽度にとどまり、コルチコステロイド関連の表皮萎縮などのリスクを伴うことがある。病変内投与はより有効である可能性があるが、かなりの痛み、萎縮、色素変化、および高い再発率とも関連し得る（Haak et al. 2012a; Brauer et al. 2014）。

さらに、フラクショナルアブレーティブレーザーまたは非レーザーフラクショナル技術によって生じる副次的損傷の程度、ならびにマイクロチャネル内の外傷後滲出液（間質液またはフィブリン）は、薬物送達にとって問題となる。これは、滲出液を組織からチャネル内へ押し出す静水圧が、外用された物質の拡散と直接的に競合するためである。したがって、これにより受動的経皮拡散の可能性が低下し、物質を生存可能なマイクロチャネル空間へ直ちに押し込む圧力支援技術の必要性が強調される（Haedersdal et al. 2011; Haak et al. 2012a, b; Erlendsson et al. 2014a）。

フラクショナル皮膚応用における超音波アシスト薬物送達

過去20年間で、皮膚透過性を改善する低周波超音波の有用性を記述する多くの研究が発表されてきた。レーザーや高周波を用いたフラクショナルアブレーティブ法の適用が、研究的皮膚科および皮膚科処置における潜在的な治療目的で記述されるようになったのは最近のことであり、表皮にマイクロチャネルを形成し、肥厚性瘢痕および萎縮性瘢痕ならびにその他の皮膚の不完全さといった適応における外用薬の透過性を高めることを目指している（Bloom et al. 2013; Sklar et al. 2014; Gauglitz 2013; Arno et al. 2014; Waibel and Rudnick 2015; Rkein et al. 2014; Waibel et al. 2013; Togsverd-Bo et al. 2012, 2015; Taudorf et al. 2014; Erlendsson et al. 2014b）。表1は、現在フラクショナルアブレーティブ応用で試験され、使用されているアシスト薬物送達化合物を示している。

新規の超音波アシスト薬物送達デバイス（IMPACT™）が図1に示されている。この超音波アプリケーターは、低周波（kHz）で作動する独自の音響波技術である（Britva et al.）。超音波アプリケーターには、音響波を放射して機械的空気圧を生み出すソノトロードがあり、これが外用美容製品／物質を皮膚の表層へ進めるのを助け、事前に形成されたチャネル内に負圧と正圧のサイクル、すなわち「押して引く（push and pull）」効果を生み出して（Fig. 2a, b）、細胞内液の蓄積を解放し、美容製品が標的組織深度までより速く皮膚内へ進むのを助ける。

ソノトロードは、振動振幅を増大させることによる音響波の変換、分布の調整、ならびに対象物の音響インピーダンスとの整合など、さまざまな機能を果たす。音響波の振幅を増大させるソノトロードの共振は、ソノトロードの材料の弾性率と密度、材料内を通過する音速、および超音波周波数によって決まる周波数で生じる。ソノトロードのサイズと形状（円形、角形、異形）は、振動エネルギー量と各特定用途の物理的要件に依存する。超音波トランスデューサーに接続されたソノトロード、特に薬物の経皮送達に使用されるものは、通常、式 L = n(λ/2) で表される長さLを有する。ここでλはソノトロード内の超音波の波長であり、nは正の整数である。この場合、音響波の最大振幅は、ソノトロードの近位端、およびソノトロード足部からλ/2の長さの位置に生じる。ソノトロード遠位端の内腔にある振動空気柱は、足部の環状端面の振動とともに、皮膚界面で圧力を周期的に低下および上昇させる効果を持ち、この吸引と吹出しの作用が、アブレーティブフラクショナルレーザーまたは高周波によって角質層全体に形成されたマイクロチャネル穿孔を介して、送達される化合物の輸送を促進する（Britva et al.）。

作動様式は、ソノトロードを介して遠位ホーンへ超音波が伝搬することによる機械的（音響）圧力とトルク、ならびに美容製品とソノトロード遠位面の間の薄層におけるハンマーリング様効果（「押して引く」）の生成に基づいている。ソノトロードは皮膚表面に対して垂直に適用され、皮膚表面と連続的に接触する。振動サイクル（押す–引く）が皮膚マイクロチャネルを介した送達を増強する。このように、この超音波アシスト技術は音響波を放出して超音波圧を生み出し、チャネル内に「押して引く」効果を生じさせて細胞内液の蓄積を解放し、美容成分または薬物を標的組織深度まで増強送達する。

ソノトロードのフレア状足部（図1および2）から放出される超音波音響波は、穿孔された角質層を介して輸送された化合物が真皮内に広がるのを助けると考えられており、足部のフレア形状は、超音波をより広い範囲に拡げ、化合物の拡散を助ける役割を果たす。

ソノトロードの形状は、2つの効果を達成すると考えられている。第一に、中空ネックが振動空気柱を形成し、交互に吹出しと吸引を行い、薬剤を角質層を介して輸送する役割を果たす。第二に、ソノトロードの長さをλ/6に設定することで、音響エネルギーを皮膚表面下約0.3～2 mmの点に集束させることができる。最大音響波振幅が組織内のより深部に位置することにより、キャビテーションや脂質破壊などのソノフォレーシス効果が増幅され、薬物または美容成分の吸収が高まる。

皮膚科処置においてフラクショナルアブレーティブ技術と超音波アシスト技術を組み合わせることは、経表皮薬物送達を促進する皮膚透過を目的として注目を集めている。過去5年間に、IMPACT技術の臨床的有効性と安全性が、さまざまな前臨床モデルおよび臨床的ex vivo・in vivoモデルで試験され、検証されている。

Lepselter et al. (2013)は、ラットモデルにおいてフラクショナルアブレーティブ皮膚透過後の経表皮増強を分析した。ラット（Sprague Dawley、雌雄両方）に、ケタミン（60 mg/kg）とキシラジン（10 mg/kg）の混合液を腹腔内または筋肉内注射して麻酔をかけた。ラットの背部および側腹部を剃毛し、前処置した。皮膚穿孔（SP）後に低周波超音波アシストデバイス（IMPACT）を使用する条件を、正常皮膚（対照）、エバンスブルー（EB）外用、EB外用＋US、SP＋EB外用、およびSP＋EB外用＋USの5条件で検討した。高解像度デジタル顕微鏡による組織学的検査のため、インキュベーション0分および15分時点で皮膚生検から凍結切片を採取した。透過面積（透過深度＋幅）および透過距離間の着色を、高度な画像解析ソフトウェアによって分析した。分光法による反射強度を、665 nm（EB感受性）および772 nm（EB非感受性）の2波長条件で測定した。665/772 nm比を透過指標として使用し、低い比はEB透過が高いこと、高い比はEB透過が低いことを示した。デジタル顕微鏡（Olympus, Japan）による組織学的検査のために生検試料を採取して凍結し、画像処理ソフトウェアImageJ（Burger and Burg, Hagenberg, Austria）を用いてデータ解析した。透過面積は、着色面積をクレーター面積で除して%で表した。透過幅は、幅線をクレーター幅で除して%で表した。透過深度は、深度線をクレーター深度で除して%で表した。超音波アシストデバイスの効果を可視化し分析するため、偏光イメージングシステムを使用した。画像取得のため、CCDカメラ（Olympus, Japan）を前処置した皮膚試料スライドの上方に配置した。

EBの色彩強度は、距離（深度および幅）に対して、SP＋EB＋US（99.66 ± 23.67ピクセル）がSP＋EB（52.33 ± 25.34ピクセル）より、またSP＋EB＋US（80.83 ± 15.41ピクセル）がSP＋EB（66.83 ± 28.56ピクセル）より、それぞれ有意に高かった（p < 0.05–0.01）。同様に、EB外用（2.1 ± 0.4）およびEB外用＋US（1.8 ± 0.3）の分光反射強度比は高く、EB透過が低いことを示した。対照的に、SP＋EB＋US（0.4 ± 0.02）とSP＋EB（1.4 ± 0.08）の比は低く、前者でEB透過が有意に高いことが示された（p < 0.01）。高解像度デジタル写真から得られた組織学的凍結切片は、客観的測定結果と一致していた。インキュベーション0分時点では、70 Wは40 Wと比較してEB透過が有意に高かった（p < 0.01）。15分時点では、70 Wおよび40 Wのそれぞれについて、0分時点と比較してEB透過が有意に高かった。アブレーティブRF透過後に超音波アシストデバイスを使用することで、深度、幅、および色彩強度によって示されるEB透過量が有意に増強されると結論づけられた（Fig. 3a–d）。

超音波アシスト薬物送達デバイスの最初の臨床経験は、2011年にKassugaら（2011）によって報告された。この症例研究では、多発性光線性角化症（AK）を有する2人の女性患者について記述されている。この研究では、PDTにおけるアミノレブリン酸メチル（MAL）プロドラッグの経表皮（TED）適用と超音波アシスト薬物送達デバイスを組み合わせた有効性を評価した。臨床的有効性評価は、AK数の減少ならびに肌の質感と色調の改善に基づいた。2人の患者には、標準的なMAL-PDT（左前腕）と、修正プロトコルであるMALと超音波デバイスを組み合わせたフラクショナル高周波（RF）を反対側の前腕（MAL-GT）に同時に施行した。両側とも1回の治療後に肌の質感と色素沈着の改善が観察され、MAL-GTモダリティで治療した側でより明らかであった（6ヶ月フォローアップ時）。患者1では、右前腕（MAL-GTプロトコル）に34病変、反対側の前腕（標準MAL-PDTプロトコル）に54病変があった。プロトコル実施から6ヶ月後、MAL-GT治療側には8個のAK病変、MAL-PDT治療側には34個の病変があった。これらの結果は、右および左の治療前腕でそれぞれ76.4%および37%の減少を示した。患者2は、当初右および左前腕にそれぞれ24および21病変を有していたが、PDT後にはそれぞれ2および6病変となり、これは91.6%および71.4%の減少に相当する。全体として、これらの症例では、1時間のインキュベーションを伴うMALのTEDを併用したPDTは、AK治療に有効であるだけでなく、標準プロトコルよりも良好な結果を示すと結論づけられた。

Issa et al. (2013a)は、乳房の白色型皮膚線条（SD）患者において、0.05%レチノイン酸クリームおよび音響圧波超音波（US）と組み合わせたアブレーティブフラクショナルRF技術（Pixel RF）を使用し、有効性、安全性、および患者満足度を評価した。8例の患者に、皮膚穿孔のためのフラクショナルアブレーティブRF、穿孔皮膚への0.05%レチノイン酸外用、および透過増強のためのUS適用という3段階手順で治療を行った。別の8例の腹部白色型SD患者には、レチノイン酸またはUSを併用しないRF単独治療を実施した。乳房にSDを有する患者では、3例が「重度」から「中等度」、2例が「重度」から「軽度」、2例が「中等度」から「軽度」、1例が「顕著」から「軽度」に改善した。臨床評価では、これらすべての患者でSDの外観に有意な改善が認められ（P = 0.008）、副作用の発生率は低く、患者満足度は高かった。RF単独で治療した患者のうち、2例は「重度」から「顕著」、1例は「顕著」から「中等度」、1例は「顕著」から「軽度」に改善した。4例はいかなる改善も示さなかった。臨床評価では、RF単独で治療したSDの外観に有意な改善は認められず、副作用の発生率は低かったものの、患者満足度は低かった。アブレーティブフラクショナルRFおよび音響圧USと0.05%レチノイン酸クリームの併用は、白色型SDの治療に安全かつ有効であると結論づけられた。

Issa et al. (2013b)が実施した研究の目的は、アブレーティブフラクショナル高周波（RF）と低周波音響圧超音波（US）を用いた経表皮薬物送達（TED）技術の、体幹および顔面の肥厚性瘢痕に対する臨床反応と副作用を評価することであった。肥厚性瘢痕を有する4例の患者に、フラクショナルアブレーティブRFとUSを用いてトリアムシノロンを治療した。治療手順は3段階で構成された：(i) 皮膚穿孔のためのアブレーティブフラクショナルRF、(ii) 穿孔皮膚へのトリアムシノロンアセトニド20 mg/ml外用、および(iii) 透過増強のための音響圧波US適用。この研究では、鼻および下顎部の瘢痕患者では1回のセッション後に完全消退が得られた。頸部の瘢痕（気管切開）は4回のセッション後に完全消退を示した（Fig. 4a, b）。膝の瘢痕は4回のセッション後に顕著な改善を示した。頸部の肥厚性瘢痕には、軽度で均一な萎縮が観察された。

この研究で使用された方法は、肥厚性瘢痕治療におけるステロイドの有効性を改善し、限局性萎縮および治療病変の不規則な外観のリスクを最小限に抑えることが示された。同じ方法を用いた3段階手順（Fig. 5）は、非肥厚性瘢痕の質を改善するためにも使用でき、その場合にはトリアムシノロンの代わりにレチノイン酸とビタミンCがより適している（Fig. 6a, b）。

最近の研究で、Trellesら（Trelles and Martínez-Carpio 2014）は、ニキビ瘢痕治療における経表皮送達（TED）法の有効性と安全性を評価することを目的とした。中等度から重度の瘢痕を有する計19例の患者に、単極フラクショナルアブレーティブRF技術（Pixel RF）を用いて真皮マイクロチャネルを形成し、その後音響圧超音波を施行した。すべての患者が3週間間隔で4回の治療セッションを受けた。この研究では、顔、背中、および肩の瘢痕に有意な改善が認められた（P < 0.0001）。2ヶ月フォローアップでは、瘢痕全体の消退は顔で57%、背中と肩で49%であった。6ヶ月後には、その割合は顔および背中／肩でそれぞれ62%と58%に増加した。患者は、やや満足（16%）、満足（53%）、非常に満足（31%）と報告した。アブレーションに対する予期しない副作用や過敏症は観察されなかった。この2つのモダリティを用いた手技は、ニキビ瘢痕を減少させるうえで安全かつ有効であると結論づけられた。

それ以前にTrelles et al. (2013)は、フラクショナル炭酸ガス（CO₂）レーザー（iPixel CO₂）、超音波発生装置（IMPACT）、および術中に適用するコスメシューティカル製剤を用いた顔の若返りの有効性と安全性を判定することを目的とした。この半顔分割，二重盲検，無作為化前向き研究には14例の患者が登録された。各患者について、顔の片側はフラクショナルCO₂レーザー単独で治療し、反対側は同じレーザーに続いてコスメシューティカルの音響圧超音波を施行した。両治療とも評価されたすべてのパラメータで有意な改善を達成したが、USとコスメシューティカルの併用治療は、小じわおよびしわの減少スコアが良好であり、6ヶ月フォローアップ時の顔の老化の全般的改善率は80%であった。治療の忍容性は良好で、有害事象は観察されなかった。患者の86%が、結果に満足または非常に満足であると述べた。フラクショナルアブレーティブCO₂レーザーと音響圧超音波技術によるコスメシューティカルのTEDを1回施行する方法は、顔の若返りに有効であると結論づけられた。

最近、Issaら（2015）は、アブレーティブフラクショナル法と音響圧超音波（US）を用いてトリアムシノロン溶液を皮膚内に送達し、円形脱毛症（AA）におけるTEDの臨床的有効性と副作用を研究した。治療は3段階で構成された：アブレーティブフラクショナルRFまたはCO₂レーザーに続き、トリアムシノロンを外用し、音響圧波USを用いて挿入した。セッション数は臨床反応に応じて異なった（範囲1–6回）。治療の結果、すべての患者で治療部位の完全な回復が得られ、そのうち4例は12ヶ月フォローアップで結果を維持した。2例はアブレーティブフラクショナルRF＋トリアムシノロン＋USで治療され、3回および6回のセッション後に完全反応が得られた。他の2例はアブレーティブフラクショナルCO₂＋トリアムシノロン＋USで治療され、1回のセッション後に完全反応が得られた（Fig. 7）。研究者らは、音響圧波USを併用したフラクショナルアブレーティブリサーフェシングはAA治療の新たな選択肢であり、良好な臨床結果と副作用の低い発生率を伴うと結論づけた。

最近の研究でWaibel et al. (2015)は、組織学的免疫蛍光評価により、フラクショナルアブレーティブレーザーと直後の経皮音響波（IMPACT）を併用することで薬物送達の有効性が高まるかどうかをin vivoで評価した。フラクショナルアブレーティブレーザーと直後の経皮超音波の併用が薬物送達を増強するかを評価するため、アミノレブリン酸（ALA）が選択された。6例の患者に4つの治療部位を設けた：1つはALA外用部位、1つはフラクショナルアブレーティブレーザー（iPixel CO₂）とALA外用部位、1つはフラクショナルアブレーティブレーザーと経皮送達システムの部位、最後の1つは経皮送達システムを用いたALA外用部位とした。ALAの水平方向の広がりと深度方向の拡散の両方について、拡散の大きさを蛍光顕微鏡によって比較測定した。レーザー＋ALA＋音響デバイスでは、プロトポルフィリンIXの水平方向蛍光は平均0.024 mmであり、フラクショナルレーザーとALAの0.0084 mmと比較された。音響空気デバイスによる拡散は、1桁大きかった。著者らは、フラクショナルCO₂レーザーとIMPACTデバイスの併用アプローチが、ALAの透過深度を増加させるうえで最良の結果を示したと結論づけた（Fig. 3）。

Suh et al. (2012)は、皮膚線条の治療のために、プラズマフラクショナル高周波後に超音波を用いて多血小板血漿（PRP）の透過を増強する方法の有効性と安全性を評価する研究を実施した。参加者は、フラクショナル高周波技術（Pixel RF）と超音波アシスト薬物送達デバイスを組み合わせ、3週間間隔で3回のセッションを受け、PRPの透過を増強するために超音波を適用された。最終治療から2ヶ月後、最も幅の広い皮膚線条の平均幅は0.75 mmから0.27 mmに減少した。計18人の参加者のうち、13人が2人の盲検化評価者によって全体的改善が「優れている」または「非常に良好」と評価された。合計で参加者の72.2%が、全体的改善に「非常に満足」または「極めて満足」と報告した。報告された唯一の副作用は炎症後色素沈着であった（11.1%）。研究者らは、フラクショナル高周波と超音波を用いたPRPの経表皮送達は、皮膚線条の治療に有効かつ安全であると結論づけた。

最近の前向き対照研究でTrelles et al. (2015)は、超音波アシスト薬物送達デバイスとフラクショナルアブレーティブ高周波技術（Pixel RF）を用いて皮膚を透過性亢進させた後、コスメシューティカルの経表皮透過を質的および量的に判定するために、蛍光法（フルオレセイン）を使用した。16例の患者の耳後部で治療を実施し、手技後10分および15時間に生検を行った。治療試料の真皮蛍光強度を、自家蛍光対照（AC）および技術的対照（TC）と比較した。結果は、Pixel RF＋USで治療した試料が、治療後10分と15時間の両方でACおよびTCよりも高い蛍光強度を示した。蛍光の増加は中等度または強度と評価され、なしまたは軽度となった症例はなかった。10分時点の結果は、Pixel RF＋US（55.4 ± 10.1）、AC（8.6 ± 2.8）、TC（8.2 ± 3.6）であった。15時間時点の結果は、Pixel RF＋US（54.2 ± 7.2）、AC（8.9 ± 1.7）、TC（8.3 ± 2.4）であった。試料と対照の間の差は、10分時点と15時間時点の両方で有意であった（p < 0.0008）。著者らは、実施された経表皮送達手順が、外用製品の長時間持続する効果的な真皮内透過を促進したと結論づけた。

まとめ

本稿でレビューした新規の超音波アシスト薬物送達デバイスは、機械的空気圧を生み出し、外用美容製品／物質が皮膚表層へ進むのを助ける。さらに重要なことに、穿孔されたマイクロチャネル内に負圧と正圧のサイクル（「押して引く」効果）を生み出し、細胞内液の蓄積を解放して美容製品を助け、これにより物質が標的組織深度まで皮膚内に入ることを増強する。

薬物送達を増強することを試みて、外用剤の適用前にアブレーティブフラクショナル治療を行うというアイデアは、皮膚科処置において引き続きますます注目と関心を集めている（Brauer et al. 2014; Loesch et al. 2014）。

外用化合物の欠点と限界を緩和することを目指し、この新規の超音波アシスト薬物送達デバイスは、アシスト薬物送達に新たな可能性を提供する。この超音波アシスト薬物送達デバイスとフラクショナルエネルギー送達技術の併用は、過去5年間に臨床的に試験され検証されており、皮膚科処置において、光線力学的療法や皮膚がんといった難しい皮膚適応、あるいは瘢痕、ニキビ、脱毛症などの美容適応における経表皮送達の将来的な機会への道を開く有望な方法である。

参考文献