緩釋微針貼片用于脫發(fā)長效治療

由于某些生理性或病理性因素，脫發(fā)已經(jīng)逐漸成為困擾成年人乃至青少年人群的健康問題，由脫發(fā)引起的身體與形象的變化，已經(jīng)嚴(yán)重影響到了患者的心理健康和生活質(zhì)量。然而，傳統(tǒng)采用的植發(fā)技術(shù)、外用米諾地爾酊劑、口服非那雄安片由于價(jià)格昂貴、藥物利用率低和用藥依從性差等問題導(dǎo)致治療效果不盡人意。針對(duì)這一挑戰(zhàn)，武漢大學(xué)藥學(xué)院黎威教授課題組將具有載藥緩釋功能的PLGA微球與微針（MN）技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)了一種具有藥物緩釋功能的水溶性微針用于長效治療雄激素性脫發(fā)。該微針貼片是利用摩方精密的 nanoArch S140 3D打印設(shè)備加工模具后經(jīng)PDMS翻模制備而成，可通過提高藥物生物利用度以及降低給藥頻率，改善患者用藥安全性和提高患者依從性，在脫發(fā)的臨床治療中將具有重要的應(yīng)用潛力。相關(guān)研究成果以題為“Dissolving Microneedle Patch Integrated with Microspheres for Long-Acting Hair Regrowth Therapy”的文章發(fā)表在《ACS Applied Materials and Interfaces》。武漢大學(xué)碩士研究生尹美容、劉漢卿以及博士研究生曾勇年為共同第一作者，武漢大學(xué)藥學(xué)院黎威教授和武漢大學(xué)人民醫(yī)院陳創(chuàng)教授為共同通訊作者。

首先，研究者采用單乳法制備了包裹治療藥物米諾地爾（MDX）的PLGA緩釋微球，采用真空澆注法和離心填充法將載藥微球裝填至水溶性微針的尖端。載藥微球表面光滑、無孔，粒徑主要分布在15.3 ± 2.2 μm，載藥微球呈密集狀態(tài)填充在水溶性微針尖端且藥物米諾地爾在微球和微針中呈現(xiàn)持續(xù)性釋放，釋放時(shí)間超過2周，所有藥物在一個(gè)月內(nèi)釋放完全（如圖1）。

圖1 負(fù)載載藥微球的微針的表征。a. 載MXD微球的掃描電子顯微鏡照片。比例尺，10 μm。b. MXD MN貼片的掃描電子顯微鏡照片，微針尺寸：高850 μm，尖端直徑10 μm，底座直徑400 μm 。比例尺，100 μm。c. MXD MN貼片的側(cè)視圖(上)和俯視圖(下)，顯示MN中裝載的包裹MXD的微球。比例尺，50μm。d. MXD MN貼片或PLGA微球在37℃含0.1%十二烷基硫酸鈉的PBS溶液中累積釋放MXD (n=3個(gè)獨(dú)立重復(fù)實(shí)驗(yàn))。

以熒光染料尼羅紅為模擬藥物進(jìn)行可視化分析，載藥微球微針在離體皮膚上顯示出較高的穿透和藥物傳遞效率。在離體皮膚組織切片中，由微針遞送的載藥微球穩(wěn)定留在皮下組織中，繼而在后期長期釋放藥物（如圖2）。負(fù)載微球的微針在活體大鼠皮膚上同樣顯示出很好的穿透效率，熒光圖像清晰地顯示了隨著時(shí)間的延長，熒光強(qiáng)度逐漸變暗，25天后，大部分的熒光基本消失，表明微球中的藥物在皮下呈逐漸緩慢釋放的特點(diǎn)（如圖3）。

圖2 MN貼片在離體大鼠皮膚中的應(yīng)用。a. 將MN貼片應(yīng)用于皮膚之前的明場(上)和熒光(下)顯微鏡圖像。比例尺，500 μm。b. 在體外應(yīng)用MN貼片后的大鼠皮膚的明場(左)和熒光顯微鏡圖像。比例尺，500μm。c. MN貼片背襯應(yīng)用于大鼠體外皮膚后的明場(上)和熒光(下)顯微鏡圖像。比例尺，500 μm。d. MN貼片溶解和尼羅紅微球遞送后，大鼠皮膚組織切片的亮場(上)、熒光(中)和合并(下)顯微鏡圖像。比例尺，250 μm。

圖3 MN貼片遞送的微球在雄性SD大鼠體內(nèi)的染料釋放。a. 大鼠背部涂抹含有尼羅紅微球的MN貼片后的代表性照片(左)。黃色虛圓表示MN的插入位置。MN貼片在體外皮膚應(yīng)用后大鼠皮膚的典型明場(右上)和熒光(右下)顯微圖像。比例尺，1 mm。b. 通過水溶性微針在體內(nèi)植入含有尼羅紅微球在第1、4、7、10、14、17、25、30和35天大鼠皮膚的典型熒光顯微鏡圖像。比例尺，1 mm。c. 使用ImageJ對(duì)第1天至第35天皮膚的熒光強(qiáng)度進(jìn)行量化。數(shù)據(jù)歸一化為第1天。條形表示平均值± 標(biāo)準(zhǔn)差(n=5)。 研究者在構(gòu)建雄激素性脫發(fā)模型后，隨機(jī)將小鼠分為未治療組、每月一次空白微針組、每日一次5%米諾地爾溶液組、每月一次載藥微針組和每周一次載藥微針組。治療結(jié)果顯示，每月應(yīng)用載藥微針組在小鼠中誘導(dǎo)了明顯的毛發(fā)再生，并且在再生毛發(fā)覆蓋面積、毛發(fā)密度和毛發(fā)直徑方面表現(xiàn)出與每天局部應(yīng)用米諾地爾溶液相似的效果，值得注意的是，與每日局部應(yīng)用米諾地爾溶液相比，每周應(yīng)用載藥微針在上述參數(shù)上顯示出了更加優(yōu)越的治療效果（如圖4）。

圖4 AGA小鼠模型中毛發(fā)再生的評(píng)價(jià)。a. 每日外用睪酮溶液在42天所建立的AGA小鼠模型示意圖以及AGA治療的治療策略。b. AGA小鼠毛發(fā)再生的代表性照片，包括對(duì)照組(即不治療)、空白MN貼片組(每月一次)、5%MXD溶液組(每日一次)、MXD MN貼片組(每月一次)和MXD MN貼片組(每周一次)。c. 脫毛42天后不同組再生毛發(fā)的典型掃描電子顯微鏡圖像。比例尺，10μm。d. 42天各組AGA小鼠毛發(fā)再生面積的定量。e. 對(duì)每組AGA小鼠第42天的再生毛發(fā)密度進(jìn)行量化。f. 第42天各組AGA小鼠再生毛發(fā)直徑。條形代表平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=5)。***P<0.001，**P<0.01。ns無顯著意義。

同時(shí)也可以看到，未經(jīng)治療組的小鼠毛囊萎縮，雖然每月應(yīng)用載藥微針組和每日局部應(yīng)用米諾地爾溶液組在毛囊長度和真皮層厚度方面的結(jié)果相似，但每周應(yīng)用載藥微針組中這兩個(gè)參數(shù)顯著增加，顯示其具有更好的促進(jìn)毛發(fā)生長效率。最后，進(jìn)一步研究了細(xì)胞增殖的標(biāo)記物Ki-67的表達(dá)，每周應(yīng)用載藥微針組在毛囊中Ki-67的表達(dá)最高，表明載藥微針在促進(jìn)毛囊生長期可誘導(dǎo)相關(guān)細(xì)胞增殖（如圖5）。

圖5 MXD MN貼片用于毛囊再生的體內(nèi)評(píng)價(jià)。a. 治療后第42天，觀察治療部位皮膚組織蘇木精-伊紅染色。黃色箭頭表示皮膚下再生的毛囊。標(biāo)尺，50 μm。b. 測量第42天各組毛囊長度。c. 第42天各組毛囊中Ki-67的代表性熒光顯微鏡圖像。標(biāo)尺，50 μm。d. 第42天各組真皮厚度的量化。(n=5)。***P<0.001。ns無顯著意義。

結(jié)論：該研究的最大意義在于設(shè)計(jì)了一種新型的水溶性微針，將其與生物可降解的微球結(jié)合，實(shí)現(xiàn)治療藥物米諾地爾的持續(xù)釋放。與傳統(tǒng)治療方式相比，實(shí)現(xiàn)了在減少給藥頻率的情況下達(dá)到了相似或更顯著的治療效果，從而為臨床上的長效脫發(fā)治療提供一種有前途的治療策略。