图1. A）纳米复合水凝胶微针皮内缓释抗原增强适应性免疫反应的流程示意图。B）纳米复合水凝胶微针贴片形貌。C）不同LAP含量下纳米复合水凝胶微针的力学强度。D）纳米复合水凝胶微针对比皮下注射（SC）及纯水凝胶微针对小鼠接种荧光标记的OVA后的体内成像照片。E）小鼠接种荧光标记OVA的体内荧光定量数据图。
疫苗是预防和治疗传染病、癌症等重大疾病的强有力武器。传统肌肉或皮下注射接种方式疼痛感明显，依赖于专业医护人员，并且其免疫效力常受限于抗原无法被抗原呈递细胞有效摄取和呈递以及抗原在体内被快速清除。抗原的递送部位及其释放动力学对引发适应性免疫反应至关重要。在本研究中，中国科学院杭州医学研究所常皓研究员团队开发了一种可分离式纳米复合水凝胶微针，通过皮内递送和缓释抗原的策略，增强适应性免疫反应。微针针体采用可光交联的甲基丙烯酰化透明质酸（MeHA）以及纳米粘土锂皂石（LAP）构成，基底贴片则由可溶解的HA构成。LAP的加入显著增加了MeHA水凝胶微针的力学强度。带电的LAP可以通过静电作用吸附抗原OVA，相比纯水凝胶系统，能大大延缓OVA的释放。LAP还起到了疫苗佐剂的作用，能促进树突细胞（DC）对抗原的内吞以及DC熟化。微针穿刺皮肤后，HA背衬接触到皮肤间隙液后快速溶解，将纳米复合水凝胶针体作为抗原缓释储库植入皮内，释放抗原给大量的皮内DC。小鼠免疫实验表明，通过纳米复合水凝胶微针皮内和缓释抗原比传统注射方式诱导了更为强效和持久的适应性免疫反应。此外，在长期免疫实验中未观察到明显的毒性或炎症等不良反应，表明纳米复合水凝胶微针具有良好的生物安全性。凭借其易用、无痛以及微创的优势，纳米复合水凝胶微针将极大程度提高疫苗接种的可及性以及有效性。
图2. 纳米水凝胶微针皮内缓释抗原诱导长期免疫反应的效果。A）长期免疫反应实验流程示意图。B）不同接种条件下小鼠血液中抗原OVA特异性IgG随时间的变化曲线。OVA-SC为皮下注射接种组，OVA-MeHA-LAP NHMNs为纳米复合水凝胶微针接种组，“1”和“2”分别代表接种1次和2次。
常皓，中国科学院杭州医学研究所特聘研究员，浙江省卫生创新人才，杭州市“西湖明珠工程”海外高层次人才，“Wiley威立中国开放科学高贡献作者”奖以及日内瓦国际发明展银奖获得者。课题组主要研究方向为新型微针药物递释系统与经皮检测器件的研发与应用，国际首创冷冻微针、可自愈多孔微针以及超级溶胀微针等多种原创性微针平台，成功实现了微针对活细胞制剂的负载与递送、小分子到大分子药物广谱负载、药物长效缓释以及皮肤间隙液快速采集等领域的新突破，在疫苗接种、肿瘤免疫治疗、皮肤病治疗以及生物医疗诊断等领域展示出巨大临床潜力。以第一作者或通讯作者身份在Nature Biomedical Engineering、Advanced Materials、Biomaterials、Small、Advanced Healthcare Materials、Acta Biomaterialia 等国际著名期刊发表论文18篇，拥有10余项美国和中国发明专利。
本研究得到国家自然科学基金（82202329）、中0国科学院杭州医学研究所人才与科研启动经费（2021QD08）、迈德科莱杭州生物技术有限公司研发经费（2022HX01）支持。
