技術(shù)文章
Technical articles嬰幼兒血管瘤(IH)是嬰幼兒最常見的血管腫瘤,頭部、面部等關(guān)鍵部位的病灶易引發(fā)潰瘍、瘢痕及功能障礙,需早期干預(yù)。目前臨床常用的局部噻嗎洛爾(TIM)治療存在透皮效率低(僅 10-20% 藥物穿透皮膚)、用藥頻率高(每日 3 次)、療效不穩(wěn)定等問(wèn)題。傳統(tǒng)透皮貼劑、乳膏等因皮膚屏障限制,難以維持有效藥物濃度,而口服普萘洛爾雖有效但存在全身毒性風(fēng)險(xiǎn)(如腎損傷、中樞神經(jīng)系統(tǒng)副作用)。因此,開發(fā)高效、低毒的局部給藥系統(tǒng)是 IH 治療的關(guān)鍵突破方向。
溫州醫(yī)科大學(xué)南開輝/李玲琍教授、國(guó)科溫州研究院王磊副研究員、溫醫(yī)附二院林孝坤聯(lián)合團(tuán)隊(duì),在《Materials Today Bio》發(fā)表題為 “Transdermal delivery of timolol maleate using hydrogel microneedles for the treatment of infantile haemangiomas" 的研究,開發(fā)了牛血清白蛋白甲基丙烯酸酯(BSAMA)水凝膠微針系統(tǒng)(BSAMA-TIM-MNs),結(jié)合微針的透皮優(yōu)勢(shì)與水凝膠的緩釋特性,為 IH 治療提供了新策略。
研究采用牛血清白蛋白甲基丙烯酸酯(BSAMA)作為載藥針尖材料,通過(guò)光固化反應(yīng)形成具有生物相容性的水凝膠結(jié)構(gòu),其分子骨架保留天然蛋白特性,代謝產(chǎn)物為天然氨基酸,且無(wú)明顯細(xì)胞毒性。該微針系統(tǒng)的陽(yáng)模是由摩方精密面投影微立體光刻(PμSL)技術(shù)(nanoArch® S130,精度:2 μm)制備而成。其針尖設(shè)計(jì)為金字塔形,尖部直徑10 μm、高度 600 μm,通過(guò)高精度 PDMS 模具結(jié)合真空抽濾與紫外固化工藝成型,確保針尖銳利且結(jié)構(gòu)均勻?;撞牧线x用聚乙烯醇(PVA),經(jīng)干熱退火處理增強(qiáng)物理交聯(lián),賦予微針貼片柔韌性,可適配皮膚曲面。制備流程中,先將 BSAMA 與噻嗎洛爾(TIM)混合液注入負(fù)型模具,紫外固化形成載藥針尖,再覆蓋 PVA 溶液干燥成型,最終得到 15×15 陣列的微針貼片(圖1)。
通過(guò) Franz 擴(kuò)散池模擬皮膚滲透,BSAMA-TIM-MNs 在 72 小時(shí)內(nèi)累計(jì)釋放 69% 藥物,釋放模式呈現(xiàn) “慢 - 快 - 慢" 特征,初期依賴水凝膠溶脹擴(kuò)散,后期通過(guò) BSAMA 降解持續(xù)釋藥,確保病灶部位藥物濃度穩(wěn)定。力學(xué)測(cè)試顯示,微針可穿透裸鼠皮膚形成規(guī)則微通道,H&E 染色證實(shí)穿刺深度約 200-300 μm,且表皮無(wú)明顯炎癥反應(yīng)或組織損傷。體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)中,BSAMA 提取物與 L929 細(xì)胞共培養(yǎng) 5 天,細(xì)胞存活率始終>95%,活 / 死染色顯示細(xì)胞形態(tài)正常,證實(shí)材料生物相容性優(yōu)異。此外,藥物穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)表明,微針在 - 20℃、4℃、25℃儲(chǔ)存 30 天后,TIM 保留率均超 95%,滿足臨床儲(chǔ)運(yùn)需求(圖2)。
為評(píng)估微針治療效果,研究通過(guò)在 4-5 周齡裸鼠背部皮下注射人源血管瘤內(nèi)皮細(xì)胞(HemECs)與臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)混合懸液,構(gòu)建 IH 模型。注射后 3 天可見荷瘤形成,15 天時(shí)平均體積達(dá) 61.29±23.84 mm3,免疫熒光染色顯示病灶中 CD31(血管內(nèi)皮標(biāo)志物)與 GLUT-1(血管瘤特異性標(biāo)志物)表達(dá)陽(yáng)性,證實(shí)造模成功。實(shí)驗(yàn)將裸鼠隨機(jī)分為對(duì)照組、傳統(tǒng) TIM 外用組、空白微針組(BSAMA-MNs)與載藥微針組(BSAMA-TIM-MNs),其中載藥組每 3 天更換微針貼片,其余組按臨床常規(guī)頻率給藥,為后續(xù)體內(nèi)療效評(píng)估提供標(biāo)準(zhǔn)化模型基礎(chǔ)(圖3)。
體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示,BSAMA-TIM-MNs 治療 2 周后,裸鼠 IH 體積較對(duì)照組減少約90%,顯著優(yōu)于傳統(tǒng)TIM 外用組(體積減少約45%)。腫瘤組織H&E 染色表明,載藥微針組血管密度明顯降低,大量脂肪細(xì)胞替代異常增生的血管組織,而傳統(tǒng) TIM 組仍可見密集微血管。免疫熒光與 Western blot 結(jié)果顯示,載藥微針組 GLUT-1 表達(dá)水平較對(duì)照組下調(diào) 40%,提示其可有效抑制腫瘤代謝活性(圖4)。
安全性方面,治療期間各組裸鼠體重?zé)o顯著差異,心、肝、腎等臟器H&E 染色未見結(jié)構(gòu)異常,血液生化指標(biāo)(AST、UA)均在正常范圍,證實(shí)微針系統(tǒng)無(wú)全身毒性。此外,微針穿刺部位皮膚無(wú)潰瘍或出血,進(jìn)一步驗(yàn)證了其在嬰幼兒敏感皮膚應(yīng)用的安全性與可行性(圖5)。
該研究將蛋白基水凝膠微針應(yīng)用于 IH 治療,解決了傳統(tǒng)療法的三大瓶頸:
透皮效率低:微針突破角質(zhì)層屏障,藥物皮膚沉積量提升 3 倍;
用藥頻率高:貼片每 3 天更換一次,較每日 3 次用藥顯著提升依從性;
全身毒性風(fēng)險(xiǎn):局部緩釋避免口服藥物的系統(tǒng)性暴露。
團(tuán)隊(duì)計(jì)劃開展臨床前藥代動(dòng)力學(xué)研究,優(yōu)化微針尺寸與藥物負(fù)載量,并探索聯(lián)合激光治療等多模態(tài)策略,以提升復(fù)雜病灶的療效。該技術(shù)為透皮給藥領(lǐng)域提供了可推廣的材料設(shè)計(jì)思路,有望推動(dòng)“精準(zhǔn)局部治療" 在兒科的應(yīng)用。