Volume 5 | Article ID 0044 |
https://spj.science.org/doi/10.34133/bmef.0044
微针（Microneedles, MNs）是一种新兴的皮肤穿透递药设备，具备精准控制药物释放和增强皮肤吸收等优势，它可以通过被动或主动机制输送各种物质（如小分子、蛋白质、核酸甚至细胞）。其中，电场是微针设备的外部触发因素之一，可与电响应材料结合使用，并根据需要实现持续或脉冲式药物释放。在这项研究中，徐臣杰、于欣格团队成功地开发出了一种基于压力控制的微针皮肤贴片，这种新型贴片能根据外部压力的变化精确释放药物并实现有效药物吸收，为医疗健康领域带来了全新的可能性。
图1. 受压力感受器启发的 MN 皮肤贴片。（A） 设备。（B）阳极MN结构。（C） 拉伸装置（比例尺：1 厘米）。（D） 使用设备按压控制释放（红条是接触点的荧光，而黑条是未触及的部位）。（E）工作机制。（F）小鼠模型中的胰岛素递送。
图2. 电极阵列的拉伸性和附着力测试。（A 到 D）垂直拉伸下的MN阵列光学图像（比例尺：1厘米）。（E 到 H）MN阵列水平拉伸的光学图像（比例尺：1厘米）。（I）在无毛猪皮上弯曲和扭曲的装置（比例尺：2厘米）。（J） 阳极侧和输入侧之间的电阻。（K） 2种商业胶水的粘合力：502（α-氰基丙烯酸乙酯）或组分（α-氰基丙烯酸正丁酯）。
随后，作者团队使用离体组织猪耳皮肤研究了MN设备的输送能力。实验分为通过按压触发和被动释放两组来比较释放性能。结果显示，在有按压触发的实验中，荧光强度显著提高，尤其在由MN创建的微孔周围。荧光强度随着电流增加而增加，持续按压时间越长，释放的药物越多（图3）。
图3. 按压诱导的猪耳皮肤中Cy3-胰岛素释放。（A）通过按压（顶部）操作的装置的图示和（B）至（F）中荧光的定量。（B）0mA 10分钟，（C）0mA 20分钟，（D）0.5mA 10分钟，（E）1mA 10分钟和（F）1mA 20分钟（比例尺：200μm）施用后的猪皮荧光图像。
最后，研究团队检测了MN设备在体内输送药物的能力。在动物实验中，MN设备由柔性电池供电，实验设定了5个实验组：阴性对照(空白组)、阳性对照(腹腔注射0.02 U胰岛素)、MN-Passive组(加载10 IU胰岛素的MN，未按压)、MN-电刺激组(通过按压进行电刺激10min的MN)和空白MN-电刺激组(通过按压进行电刺激的空白MN)。实验结果表明，通过电刺激释放的MN组在120分钟内血糖水平降低速度明显快于MN-Passive组（图4A-4B)。研究团队还进行了13小时的胰岛素周期性释放实验，结果显示在MN-电刺激组中，血糖水平明显降低，而血清中胰岛素水平保持在较高水平（图4C-4E)。
图4. 小鼠模型下胰岛素递送实验。（A） 使用由柔性电池供电的 MN 阵列的小鼠背部皮肤。（B）健康小鼠在2小时内的BGL（n= 5）。（C） 定期胰岛素输送的实验计划。蓝色箭头：MN-Electrify 组中电气化的时间点;黑色箭头：所有组中葡萄糖胃内给药的时间点。（D）13小时周期性胰岛素递送实验中的BGL（胰岛素剂量：20IU;n = 5）。（E）13小时内周期性胰岛素递送实验中的血液胰岛素浓度（n = 5）。
作者介绍
撰写：张宏
审核：孙敏轩、刘萍萍
原文链接：
https://spj.science.org/doi/10.34133/bmef.0044
往期阅读：
01 | ●BMEF| 基因工程细菌及其衍生物助力癌症免疫治疗 |
02 | ●BMEF | MAGIC：用于食道监测和干预的多功能消融胃肠成像胶囊 |
03 | ●BMEF |S1P@CD-PLGA-rtPA纳米气泡助力血栓性疾病诊断和治疗 |
04 | ●BMEF|基于肽的癌症疫苗的合成递送与效果评估 |
05 | ● BMEF|人工智能在医学领域的应用: "CASES理念"引领未来 |
年度汇总：
| ● BMEF|2022文章合集 ►点击阅读 | |
● BMEF|2023文章合集 |
About BMEF
点击“在看”，助力传播
