前沿文獻(xiàn)| 一文匯總10月微針領(lǐng)域前沿研究進(jìn)展
- 夏目家的七七
- 2022-12-01
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微針(Microneedles,MN)是一種新型的物理促透技術(shù),由多個(gè)微米級(jí)的細(xì)小針尖以陣列的方式連接在基座上組成。它在多個(gè)領(lǐng)域如糖尿病、疫苗遞送、腫瘤、脫發(fā)、皮膚病、麻醉等領(lǐng)域都有很好的應(yīng)用前景。微針的長(zhǎng)度、大小和形狀可根據(jù)治療的需求進(jìn)行個(gè)性化定制。微針能穿透角質(zhì)層,產(chǎn)生微米尺寸的機(jī)械通道,從而使藥物參與微循環(huán),發(fā)揮藥理反應(yīng)。
經(jīng)統(tǒng)計(jì),10月份新發(fā)的微針相關(guān)生物醫(yī)藥領(lǐng)域的論文約有32篇,其中影響因子大于10分的有11篇,包括1篇綜述,雜志分別為:Advanced Materials,Journal of Controlled Disease,Advanced Functional Materials,Advanced Science,Nature Communications,Biomaterials Research,Advanced Healthcare Materials,ACS applied materials&interfaces,BIOENGINEERING&TRANSLATIONAL MEDICINE。涉及到的內(nèi)容包括超快溶解和快速生效能力的超分子微針貼劑、細(xì)菌生物膜感染治療、微針疫苗、糖尿病潰瘍愈合、血管內(nèi)藥物遞送、光動(dòng)力療法、改善微針皮膚滲透性、使用干涂層工藝制備顆粒附著微針、葡萄糖檢測(cè)、生物電信號(hào)監(jiān)測(cè)、葡萄糖和酒精檢測(cè),內(nèi)容十分豐富。下面是相關(guān)文章介紹:
1. Advanced Materials:具有超快溶解和快速生效能力的強(qiáng)韌的超分子微針貼劑 Strong and Tough Supramolecular Microneedle Patches with Ultrafast Dissolution and Rapid-onset Capabilities(2022.10.3)
溶解微針(DMN)貼片作為一種微創(chuàng)和高效的透皮給藥平臺(tái)正在嶄露頭角。一般來(lái)說(shuō),非結(jié)晶性、水溶性和高分子量的聚合物常被應(yīng)用于DMN,因?yàn)樗鼈兂浞值姆肿娱g相互作用可以賦予DMN必要的機(jī)械強(qiáng)度和韌性。然而,聚合物溶液的高粘度和重鏈纏結(jié)大大阻礙了聚合物DMN的加工和溶解。該研究提出了一種由高水溶性環(huán)糊精(CD)衍生物制成的強(qiáng)韌超分子DMN。由于多種超分子相互作用的協(xié)同作用,CD DMN貼片表現(xiàn)出強(qiáng)大的機(jī)械強(qiáng)度,超過(guò)了最先進(jìn)的聚合物DMNs。CD DMN在皮膚模型中顯示出超快的溶解速度(<30秒),這得益于動(dòng)態(tài)和作用力弱的非共價(jià)鍵,這也使得CD DMN及其有效載荷能夠迅速擴(kuò)散到皮膚深層。此外,CD獨(dú)特的超分子結(jié)構(gòu)使CD DMN不僅可以裝載親水性藥物(如作為模型的羅丹明B),還可以裝載疏水性藥物(如布洛芬)。利用CD DMN裝載布洛芬,在小鼠的二甲苯誘導(dǎo)的急性炎癥模型中發(fā)揮了快速的治療作用。這項(xiàng)工作為開(kāi)發(fā)機(jī)械堅(jiān)固的超分子DMN開(kāi)辟了一條新途徑,并擴(kuò)大了超分子材料的應(yīng)用。
原文鏈接:https://doi.org/10.1002/adma.202207832
2. Advanced Materials:以納米酶為基礎(chǔ)的光熱微針貼片通過(guò)鐵作用的Janus離子療法對(duì)抗難治性細(xì)菌生物膜感染Photothermal Nanozyme-based Microneedle Patch against Refractory Bacterial Biofilm Infection via Iron-actuated Janus Ion Therapy(2022.10.14)
由于抗生素的耐藥性和耐熱性,細(xì)菌性生物膜感染(BBI)難以消除。鐵對(duì)細(xì)菌的生長(zhǎng)和新陳代謝至關(guān)重要,因此細(xì)菌可以從周?chē)?xì)胞中積累鐵,以維持生物膜的形成和生存。因此,生物膜微環(huán)境(BME)中的缺鐵會(huì)導(dǎo)致先天免疫細(xì)胞的功能衰竭。在此,提出了一種新的鐵驅(qū)動(dòng)Janus離子療法(IJIT)抗生物膜策略,以調(diào)節(jié)細(xì)菌生物膜和免疫細(xì)胞中的鐵代謝。通過(guò)在氧化石墨烯納米片上生長(zhǎng)Fe3O4納米顆粒,然后封裝在甲基丙烯酸透明質(zhì)酸針尖上,合成了一種BME反應(yīng)性光熱微針貼片(FGO@MN)。FGO@MN在BME中的催化產(chǎn)物·OH破壞了細(xì)菌熱休克蛋白,迫使生物膜熱敏化。由于協(xié)同輕度光熱治療(mPTT)觸發(fā)鐵的攝取,細(xì)胞內(nèi)鐵超載進(jìn)一步誘導(dǎo)了類(lèi)似鐵死亡的反應(yīng)。此外,BME周?chē)蔫F營(yíng)養(yǎng)中性粒細(xì)胞可以恢復(fù)活力,以重新激活被抑制的抗生物膜功能。因此,通過(guò)將熱應(yīng)力觸發(fā)的鐵干擾與鐵營(yíng)養(yǎng)素免疫重新激活相結(jié)合,可以消除95%以上的BBI。此外,體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了15天后難治性BBI的清除情況,這表明IJIT在未來(lái)臨床應(yīng)用中具有較大的前景。
原文鏈接:https://doi.org/10.1002/adma.202207961
3. Journal of Controlled Disease:基于微針的透皮免疫增強(qiáng)疫苗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略(綜述)
Structural design strategies of microneedle-based vaccines for transdermal immunity augmentation(2022.10.11)
由于基于微針的疫苗具有高服從性、中等侵入性和便利性的優(yōu)勢(shì),這些優(yōu)勢(shì)與其獨(dú)特的設(shè)計(jì)高度相關(guān),使得它們正在成為醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域謎題中不可或缺的一部分。通過(guò)選擇方便精確控制結(jié)構(gòu)和形態(tài)的適當(dāng)材料和方法,可以得到具有強(qiáng)大機(jī)械性能和可變形式的MN疫苗,而且特定生物分子可用于監(jiān)測(cè)或增強(qiáng)人類(lèi)免疫力。在簡(jiǎn)要討論了皮膚免疫機(jī)制以及MN的分類(lèi)和制造方法后,本綜述強(qiáng)調(diào)了基于MN疫苗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略。還介紹了基于MN疫苗的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用,包括間質(zhì)液取樣以及傳染病和癌癥的治療。最后,總結(jié)了該領(lǐng)域的核心挑戰(zhàn)和未來(lái)發(fā)展的機(jī)遇。
原文鏈接: https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2022.10.008
4. Advanced Functional Materials:嵌入脂肪來(lái)源干細(xì)胞的活微針貼片用于糖尿病潰瘍愈合
Living Microneedle Patch with Adipose-Derived Stem Cells Embedding for Diabetic Ulcer Healing(2022.10.25)
干細(xì)胞在糖尿病潰瘍(DU)治療中有著出色的表現(xiàn)。該領(lǐng)域的挑戰(zhàn)主要包括如何增強(qiáng)干細(xì)胞的局部治療效果,并有效改善糖尿病傷口愈合。在這里,提出了一種新型活微針(MN)貼片,作為生物活性血小板衍生生長(zhǎng)因子D(PDGF-D)和人類(lèi)脂肪源性干細(xì)胞(ADSC)的局部遞送系統(tǒng),用于DU傷口治療。與傳統(tǒng)的復(fù)雜干細(xì)胞載體相比,MN貼片可以保持干細(xì)胞在ADSC封裝和遞送中的可行性,并具有良好的機(jī)械強(qiáng)度,可以無(wú)創(chuàng)地穿透局部皮膚傷口。事實(shí)證明,所遞送ADSC具有在DU傷口愈合期間促進(jìn)血管生成的能力;而添加劑PDGF-D可以顯著促進(jìn)ADSC的增殖,加強(qiáng)ADSC的細(xì)胞功能,并進(jìn)一步促進(jìn)愈合過(guò)程。因此,在受傷的糖尿病小鼠模型中,活的MN斑塊加速了血管化、組織再生和膠原蛋白沉積,這表明它們可能適用于DU傷口愈合和其他治療應(yīng)用。
原文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202209986
5. Advanced Science: 受河豚啟發(fā)的帶有智能微針涂層的氣球?qū)Ч苡糜谘軆?nèi)藥物輸送
Globefish-Inspired Balloon Catheter with Intelligent Microneedle Coating for Endovascular Drug Delivery (2022.10.18)
氣球?qū)Ч茉谥委熜难芗膊》矫姹憩F(xiàn)出重要價(jià)值,而其功能仍在改善中。在這里,受河豚隱藏荊棘和放氣膨脹特性的啟發(fā),提出了裝飾有隱形微針的智能氣球?qū)Ч?,用于血管?nèi)藥物輸送,以抑制干預(yù)后再狹窄(PIRS)。這些通過(guò)浸泡和滾動(dòng)輔助模板復(fù)制制成的微針氣球?qū)Ч埽?/span>MNBC)包含三層夾心攜帶藥物的微針和攜帶黑磷(BP)的明膠。在放置過(guò)程中,MNBC的微針隱藏在最外層的明膠保護(hù)層下,能夠在血管內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。到達(dá)目的地后,嵌入式BP將近紅外線(xiàn)(NIR)轉(zhuǎn)化為熱量,提高局部溫度,并融化明膠層,使微針暴露并穿透血管。此外,由于最內(nèi)側(cè)的明膠也會(huì)融化,微針可以從氣球?qū)Ч苤蟹蛛x出來(lái),并留在血管內(nèi),以便持續(xù)釋放藥物。事實(shí)證明,基于響應(yīng)性、穿透能力和生物安全的優(yōu)勢(shì), MNBC在遞送拉帕霉素以抑制大鼠腹主動(dòng)脈再狹窄方面的表現(xiàn)十分出色。所有這些功能都表明,此MNBC是臨床應(yīng)用中有前景的醫(yī)療設(shè)備。
原文鏈接:https://doi.org/10.1002/advs.202204497
6. Nature Communications:合成生物學(xué)指導(dǎo)的透皮微針貼片用于可追溯光動(dòng)力療法
Synthetic biology-instructed transdermal microneedle patch for traceable photodynamic therapy (2022.10.20)
基于5-氨基乙酰丙酸的光動(dòng)力療法在很大程度上取決于其對(duì)原卟啉IX的生物轉(zhuǎn)化效率,而缺乏有效的輸送系統(tǒng)和成像導(dǎo)航是改善原卟啉IX積累和優(yōu)化治療參數(shù)的主要障礙。該研究利用合成生物學(xué)方法構(gòu)建了一種透皮熱敏微針貼片,與共載5-氨基乙酰丙酸和過(guò)氧化氫酶并具有腫瘤酸響應(yīng)效果的銅摻雜磷酸鈣納米顆粒相結(jié)合,通過(guò)最大限度地豐富腫瘤內(nèi)原卟啉IX,實(shí)現(xiàn)高效的5-氨基乙酰丙酸光動(dòng)力療法。結(jié)果表明,體內(nèi)過(guò)氧化氫酶連續(xù)生成氧氣可以逆轉(zhuǎn)腫瘤缺氧情況,通過(guò)阻止原卟啉IX外流(下調(diào)缺氧誘導(dǎo)因子-1α和鐵螯合酶)來(lái)增強(qiáng)原卟啉IX的積累,并上調(diào)原卟啉IX生物合成(提供外源性5-氨基丙酸和上調(diào)ALA合成酶)。體內(nèi)熒光/光聲雙工成像可以同時(shí)監(jiān)測(cè)腫瘤內(nèi)氧飽和度和原卟啉IX代謝動(dòng)力學(xué)。因此,這種方法有助于優(yōu)化不同癌癥的治療參數(shù),以實(shí)現(xiàn)Ca2+/Cu2+干擾增強(qiáng)的可重復(fù)光動(dòng)力療法,使這種熱療貼片在臨床實(shí)踐上很有前景。
原文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41467-022-33837-1
7. Biomaterials Research:利用羧甲基纖維素薄膜的沖力作為微針涂抹器來(lái)改善微針的皮膚滲透性的薄膜觸發(fā)器(FTA)
Film-trigger applicator (FTA) for improved skin penetration of microneedle using punching force of carboxymethyl cellulose film acting as a microneedle applicator(2022.10.5)
溶解微針(DMN)是一種透皮藥物輸送系統(tǒng),在皮膚上產(chǎn)生毛孔,并通過(guò)毛孔通道直接輸送藥物。DMN被認(rèn)為是非常有前景的注射系統(tǒng)替代品之一,因?yàn)樗秩胄宰钚?,沒(méi)有針頭相關(guān)問(wèn)題。然而,傳統(tǒng)的DMN補(bǔ)丁系統(tǒng)具有插入不完整和復(fù)雜外部設(shè)備需求的局限性。該研究設(shè)計(jì)了薄膜觸發(fā)器(FTA)系統(tǒng),通過(guò)微柱使用羧甲基纖維素(CMC)薄膜的斷裂能量在皮膚層內(nèi)成功輸送DMN。與DMN補(bǔ)丁相比,展現(xiàn)了FTA系統(tǒng)在DMN遞送方面的優(yōu)勢(shì),包括薄膜本身也可以充當(dāng)DMN涂抹器。
原文鏈接: https://doi.org/10.1186/s40824-022-00302-5
8. Journal of Controlled Disease:使用干涂層工藝制備顆粒附著微針
Preparation of particle-attached microneedles using a dry coating process(2022.10.13)
制造含有API的微針的標(biāo)準(zhǔn)流程需要一種處理API的方法,包括將API溶解在共溶劑中和干燥過(guò)程。該研究介紹了一種新型的微針系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠將API顆粒物理附加到微針的生物相容性粘合劑表面。為了制造附著顆粒的微針,通過(guò)將聚二甲基硅氧烷(PDMS)與彈性體堿和固化劑以40:1(PDMS40)的比例混合到聚乳酸微針(PLA)上,然后將平均直徑為10微米的橢球蛋白(OVA)顆粒連接到PDMS粘合劑層,制備了粘合劑表面。OVA顆粒被遞送入豬皮5分鐘,體外效率為93%,遞送入小鼠皮膚的體內(nèi)遞送效率超過(guò)90%。最后,用OVA顆粒附著的微針進(jìn)行的小鼠實(shí)驗(yàn)顯示,OVA抗體滴度值與肌肉注射產(chǎn)生的抗體滴度值相似。顆粒連接微針是一種新型的微針系統(tǒng),具有干燥涂層工藝,可快速將API輸送到皮膚中。顆粒附著的微針可以為藥物和疫苗的管理提供廣泛的應(yīng)用。
原文鏈接: https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2022.10.003
9. Advanced Healthcare Materials:整合PEDOT的基于導(dǎo)電水凝膠微針的檢測(cè)方法:PSS和Ag-Pt納米粒子用于實(shí)時(shí)、無(wú)酶和電化學(xué)檢測(cè)葡萄糖
A Conductive Hydrogel Microneedle-Based Assay Integrating PEDOT:PSS and Ag-Pt Nanoparticles for Real-Time, Enzyme-Less, and Electrochemical Sensing of Glucose(2022.10.2)
連續(xù)血糖儀(CGM)解放了數(shù)以百萬(wàn)的糖尿病患者每隔幾小時(shí)就需要通過(guò)刺破手指進(jìn)行反復(fù)自我測(cè)試的問(wèn)題,極大促進(jìn)了糖尿病護(hù)理。然而,CGM在準(zhǔn)確性、精確性和穩(wěn)定性方面仍然存在著重大缺陷。這主要是由于它們對(duì)酶檢測(cè)機(jī)制的依賴(lài)。這里介紹了一種低成本的水凝膠微針(HMN)-CGM檢測(cè)方法,它使用可膨脹的多巴胺(DA)-透明質(zhì)酸(HA)水凝膠制得,用于皮膚間質(zhì)(ISF)的葡萄糖檢測(cè)。在三維多孔水凝膠支架內(nèi)合成了鉑和銀納米粒子,用于葡萄糖的非酶電化學(xué)感應(yīng)。融入高度水分散的導(dǎo)電聚合物——聚(3,4-亞乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸酯(PEDOT:PSS)后,增強(qiáng)了HMN陣列的電性能,使該貼片適合作為傳感器的工作電極。對(duì)這種新開(kāi)發(fā)的HMN貼片的體外和體內(nèi)特性進(jìn)行了充分研究。還利用1型糖尿病的大鼠模型展示了HMN-CGM實(shí)時(shí)測(cè)量葡萄糖的性能。該裝置引入了第一個(gè)基于HMN的檢測(cè)方法,用于跟蹤重要的疾病生物標(biāo)志物,并有望為下一代聚合物傳感器鋪平道路。
原文鏈接:https://doi.org/10.1002/adhm.202202362
10. ACS applied materials&interfaces:具有排汗透氣和多機(jī)制附著力的仿生貼片用于生物電信號(hào)監(jiān)測(cè)
Biomimetic Patch with Wicking-Breathable and Multi-mechanism Adhesion for Bioelectrical Signal Monitoring (2022.10.19)
可穿戴的生物電信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)備可以提供長(zhǎng)期的人類(lèi)健康信息,如心電圖和其他生理信號(hào)。它是遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的重要組成部分。可以為心血管疾病的診斷和治療以及獲得及時(shí)治療提供預(yù)測(cè)。然而,可穿戴監(jiān)控設(shè)備長(zhǎng)期接觸皮膚貼片的舒適性一直是硬件的技術(shù)瓶頸。該研究開(kāi)發(fā)了一種具有排汗透氣和多機(jī)制附著性能的仿生貼片,以實(shí)現(xiàn)對(duì)人類(lèi)皮膚的適應(yīng)性和舒適性。該貼片的設(shè)計(jì)基于錐形通孔和六邊形微槽的結(jié)構(gòu),可定向?qū)⒑顾畯钠つw輸送到空氣中,使貼片具有透氣性能。通過(guò)分析具有排汗結(jié)構(gòu)機(jī)理的錐形通孔和六邊形微槽,仿生貼片的透氣性和排水能力在實(shí)驗(yàn)中得到了證實(shí)。Ag/Ni微針陣列和PDMS-t粘附材料的多機(jī)制附著力確保了貼片信號(hào)采集的穩(wěn)定性。這項(xiàng)研究為提高貼片的透氣性和適應(yīng)性提供了一種新方法,以便在人類(lèi)皮膚的汗水條件下實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的生物電信號(hào)監(jiān)測(cè)。
原文鏈接: https://doi.org/10.1021/acsami.2c13984
11. BIOENGINEERING&TRANSLATIONAL MEDICINE:一種結(jié)合膨脹微針和電化學(xué)試紙的皮膚貼片用于測(cè)量皮膚間質(zhì)液中的葡萄糖和酒精含量
A skin patch integrating swellable microneedles and electrochemical test strips for glucose and alcohol measurement in skin interstitial fluid(2022.10.10)
基于微針(MN)的診斷設(shè)備可以有效地獲取皮膚間質(zhì)液(ISF),以準(zhǔn)確和微創(chuàng)地檢測(cè)與健康相關(guān)的生物標(biāo)志物。這項(xiàng)工作報(bào)告了由可膨脹的MN和電化學(xué)測(cè)試條組成的生物標(biāo)志物(即葡萄糖或酒精)監(jiān)測(cè)MN設(shè)備。該裝置是通過(guò)使用殼聚糖作為連接層在電化學(xué)條上粘貼MN貼片來(lái)構(gòu)建的。MNs穿透皮膚提取流入MN背襯層的ISF,并通過(guò)測(cè)試條進(jìn)行分析。在體外皮膚模型中,該設(shè)備能夠準(zhǔn)確檢測(cè)含量為0 mM到12 mM的葡萄糖以及0 mM到20 mM的酒精。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明,該MN設(shè)備能夠?qū)?/span>ISF進(jìn)行微創(chuàng)采樣并分析葡萄糖水平,以確定小鼠的血糖狀態(tài)。
原文: https://doi.org/10.1002/btm2.10413
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