毛发是人体不可分割的一部分，不仅具有美观修饰的作用，也是生理信息的载体和整体健康状况的外观映射。然而，现代社会快节奏的生活方式导致与头发相关的疾病显著增加。如今，这些疾病已成为科学界和公众广泛关注的问题。
以白癜风相关的白发为例，它表现为斑片状的白发分布，尤其影响头皮区域，严重影响患者的自尊和生活质量。临床上，外用或口服补骨脂提取物 (PE) 已显示出减轻色素脱失和白发的潜力。然而，口服补骨脂提取物(PE)可能产生肝毒性和肾毒性，外用剂型透皮吸收有限。这些问题需要一种能够有效、安全地将药物递送到毛囊 (HF) 部位的药物靶向系统，这对于治疗其他与头发相关的疾病也至关重要。
浙江大学、江苏省新型外用及透皮制剂工程技术研究中心、西湖大学医学院附属杭州市第一人民医院、杭州领业医药等机构报告了一种适应头皮曲率的微针的设计和制备。这种设计可能为使用微针向头皮有效递送补骨脂提取物（PE）提供一种潜在的解决方案。相关研究成果的预印本于 2024 年 9 月 24 日发表在了国际天然大分子期刊《International Journal of Biological Macromolecules》。
背景：基于微针的药物递送系统被认为是一种很有前途的毛囊靶向药物递送方法，主要是因为它们能有效穿透角质层屏障，将药物输送至真皮内的毛囊。然而，目前报道的用于治疗毛发相关疾病的微针通常依赖于刚性背衬，对具有一定曲度头皮结构的适应性较差，从而限制了其用于毛囊靶向药物输送的应用。
设计：本研究利用海藻酸钠和聚乙烯吡咯烷酮构建了一种具有柔性背衬的、符合头皮曲率的微针。随后，将补骨脂提取物（PE）装入微针中（PE-MNs），以研究其将PE递送到毛囊部位治疗白癜风相关白发的能力。
图1 PE-MNs 将 PE 递送至毛囊位置，有效逆转白发
体外实验
白癜风相关的头发变白主要是由于发根黑色素细胞黑色素生成减少所致，所以恢复黑色素合成对于逆转白发至关重要。酪氨酸酶 (TYR) 催化黑色素生物合成中的关键步骤，并促进黑色素生成所需的多步骤反应。因此，足够的 TYR 活性对于确保黑色素的充足供应至关重要。
含有补骨脂素和异补骨脂素的补骨脂提取物（PE）对TYR有明显的激活作用。为探讨PE-MNs是否能保持其对TYR的活化作用，将PE-MNs与组织液共培养后，发现对照组和空白-MNs（BL -MNs）组相比，PE-MNs组对TYR以及B16-F10细胞内TYR均表现出明显的活化作用。
图2 PE-MN 对 TYR有显著的活化作用
此外，氧化应激 (OS) 在头发变白过程中都起着关键作用。观察到微摩尔浓度的 H2O2 积聚在白发患者的皮肤中。因此，减轻毛囊微环境中的 OS 可能对于抑制毛囊性白癜风中白发的出现至关重要。为了验证 PE- MNs 对毛发相关细胞的保护作用，分别使用 H 2 O 2 诱导 B16-F10 细胞、毛囊干细胞（HFSC）和毛乳头细胞（HDPC）的氧化损伤，H 2 O 2 刺激导致一半以上的细胞死亡。由于其强大的抗氧化能力，不同载药浓度的PE-MNs显著提高了细胞的存活率。
图3 PE-MN 能够减轻 OS 引起的细胞损伤
动物实验
在动物模型上探索了 PE-MNs 将 PE 递送至毛囊周围以抑制毛发变白的能力。使用对苯二酚 (HQ) 诱导白癜风引起的白发的症状。
图4 动物实验设计
研究发现，这种白发可以通过PE（皮下注射）和PE-MNs治疗来逆转，PE-MNs和皮下注射PE溶液（均隔天给药）治疗区域白发均明显抑制。皮下注射（S.C.）组作为阳性对照，表明PE-MNs能有效渗透皮肤，发挥治疗作用。模型组和BL-MNs组的白发比例明显高于正常组、PE S.C（皮下注射）组和PE-MNs组。
由此可见，PE能有效抑制模型动物的白发，而BL-MNs的治疗效果较差。采用PE-MNs治疗成功突破了表皮屏障，将PE输送至毛囊所在部位，取得了与皮下PE注射相当的治疗效果。相较皮下注射这种伤痛明显，进而依从性较差的方式，PE-MNs微针贴片提供了一种微创、高效的药物递送方法，可能是一种更合适的替代方案。
结果：这些载有 PE 的微针可以有效地顺应皮肤的曲率，提高微针插入效率并确保药物的稳定输送。动物研究表明，载有 PE 的微针可以有效穿透角质层，有利于药物靶向毛囊所在位置，从而成功抑制头发变白。
结论：本研究报告了一种适应头皮曲率的微针的设计和制备。这种设计可能为使用微针向皮肤表面有效递送药物提供一种潜在的解决方案。
参考文献：Jingyi Hu, Yihua Xu, Xiaolu Ma, Weitong Hu, Yunting Zhang, Yuxian Ye, Shengfei Yang, Hangjuan Lin, Xiaoxia Sheng, Jiahe Wu, Tianyuan Zhang, Jianqing Gao,Hair follicle-targeted delivery for hair recoloration using scalp-curvature-conforming microneedles based on sodium alginate and polyvinylpyrrolidone,International Journal of Biological Macromolecules,2024,135917,ISSN 0141-8130.
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