前沿文献| 一文汇总10月微针领域前沿研究进展

  • 夏目家的七七
  • 2022-12-01
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微针(MicroneedlesMN)是一种新型的物理促透技术,由多个微米级的细小针尖以阵列的方式连接在基座上组成。它在多个领域如糖尿病、疫苗递送、肿瘤、脱发、皮肤病、麻醉等领域都有很好的应用前景。微针的长度、大小和形状可根据治疗的需求进行个性化定制。微针能穿透角质层,产生微米尺寸的机械通道,从而使药物参与微循环,发挥药理反应。

 

经统计,10月份新发的微针相关生物医药领域的论文约有32篇,其中影响因子大于10分的有11篇,包括1篇综述,杂志分别为:Advanced MaterialsJournal of Controlled DiseaseAdvanced Functional MaterialsAdvanced ScienceNature CommunicationsBiomaterials ResearchAdvanced Healthcare MaterialsACS applied materials&interfacesBIOENGINEERING&TRANSLATIONAL MEDICINE。涉及到的内容包括超快溶解和快速生效能力的超分子微针贴剂、细菌生物膜感染治疗、微针疫苗、糖尿病溃疡愈合、血管内药物递送、光动力疗法、改善微针皮肤渗透性、使用干涂层工艺制备颗粒附着微针、葡萄糖检测、生物电信号监测、葡萄糖和酒精检测,内容十分丰富。下面是相关文章介绍:


 1.     Advanced Materials具有超快溶解和快速生效能力的强韧的超分子微针贴剂 Strong and Tough Supramolecular Microneedle Patches with Ultrafast Dissolution and Rapid-onset Capabilities2022.10.3

溶解微针(DMN)贴片作为一种微创和高效的透皮给药平台正在崭露头角。一般来说,非结晶性、水溶性和高分子量的聚合物应用DMN,因为它们充分的分子间相互作用可以赋予DMN必要的机械强度和韧性。然而,聚合物溶液的高粘度和重链缠结大大阻碍了聚合物DMN的加工和溶解。该研究提出了一种由高水溶性环糊精(CD)衍生物制成的强韧超分子DMN。由于多种超分子相互作用的协同作用,CD DMN贴片表现出强大的机械强度,超过了最先进的聚合物DMNsCD DMN在皮肤模型中显示出超快的溶解速度(<30秒),这得益于动态和作用力弱的非共价键,这也使得CD DMN及其有效载荷能够迅速扩散到皮肤深层。此外,CD独特的超分子结构使CD DMN不仅可以装载亲水性药物(如作为模型罗丹明B),还可以装载疏水性药物(如布洛芬)。利用CD DMN装载布洛芬在小鼠的二甲苯诱导的急性炎症模型中发挥了快速的治疗作用。这项工作为开发机械坚固的超分子DMN开辟了一条新途径,并扩大了超分子材料的应用。

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原文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202207832


2.     Advanced Materials:以纳米酶为基础的光热微针贴片通过铁作用的Janus离子疗法对抗难治性细菌生物膜感染Photothermal Nanozyme-based Microneedle Patch against Refractory Bacterial Biofilm Infection via Iron-actuated Janus Ion Therapy2022.10.14

由于抗生素的耐药性和耐热性,细菌性生物膜感染(BBI)难以消除。铁对细菌的生长和新陈代谢至关重要,因此细菌可以从周围细胞中积累铁,以维持生物膜的形成和生存。因此,生物膜微环境(BME)中的缺铁会导致先天免疫细胞的功能衰竭。在此,提出了一种新的铁驱动Janus离子疗法(IJIT)抗生物膜策略,以调节细菌生物膜和免疫细胞中的铁代谢。通过在氧化石墨烯纳米片上生长Fe3O4纳米颗粒,然后封装在甲基丙烯酸透明质酸针尖上,合成了一种BME反应性光热微针贴片(FGO@MN)。FGO@MNBME中的催化产物·OH破坏了细菌热休克蛋白,迫使生物膜热敏化。由于协同轻度光热治疗(mPTT)触发铁的摄取,细胞内铁超载进一步诱导了类似铁死亡的反应。此外,BME周围的铁营养中性粒细胞可以恢复活力,以重新激活被抑制的抗生物膜功能。因此,通过将热应力触发的铁干扰与铁营养素免疫重新激活相结合,可以消除95%以上的BBI。此外,体内实验证实了15天后难治性BBI的清除情况,这表明IJIT在未来临床应用中具有较大的前景。

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原文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202207961


3.     Journal of Controlled Disease:基于微针的透皮免疫增强疫苗的结构设计策略(综述)

Structural design strategies of microneedle-based vaccines for transdermal immunity augmentation2022.10.11

由于基于微针的疫苗具有高服从性、中等侵入性和便利性的优势,这些优势与其独特的设计高度相关,使得它们正在成为医学应用领域谜题中不可或缺的一部分。通过选择方便精确控制结构和形态的适当材料和方法,可以得到具有强大机械性能和可变形式的MN疫苗,而且特定生物分子可用于监测或增强人类免疫力。在简要讨论了皮肤免疫机制以及MN的分类和制造方法后,本综述强调了基于MN疫苗的结构设计策略。还介绍了基于MN疫苗的生物医学应用,包括间质液取样以及传染病和癌症的治疗。最后,总结了该领域的核心挑战和未来发展的机遇。

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原文链接: https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2022.10.008


4.     Advanced Functional Materials:嵌入脂肪来源干细胞的活微针贴片用于糖尿病溃疡愈合

Living Microneedle Patch with Adipose-Derived Stem Cells Embedding for Diabetic Ulcer Healing2022.10.25

干细胞在糖尿病溃疡(DU)治疗中有着出色的表现。该领域的挑战主要包括如何增强干细胞的局部治疗效果,并有效改善糖尿病伤口愈合。在这里,提出了一种新型活微针(MN)贴片,作为生物活性血小板衍生生长因子DPDGF-D)和人类脂肪源性干细胞(ADSC)的局部递送系统,用于DU伤口治疗。与传统的复杂干细胞载体相比,MN贴片可以保持干细胞在ADSC封装和递送中的可行性,并具有良好的机械强度,可以无创地穿透局部皮肤伤口。事实证明,所递送ADSC具有在DU伤口愈合期间促进血管生成的能力;而添加剂PDGF-D可以显著促进ADSC的增殖,加强ADSC的细胞功能,并进一步促进愈合过程。因此,在受伤的糖尿病小鼠模型中,活的MN斑块加速了血管化、组织再生和胶原蛋白沉积,这表明它们可能适用于DU伤口愈合和其他治疗应用。

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原文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202209986


5.     Advanced Science: 受河豚启发的带有智能微针涂层气球导管用于血管内药物输送

Globefish-Inspired Balloon Catheter with Intelligent Microneedle Coating for Endovascular Drug Delivery (2022.10.18)

气球导管在治疗心血管疾病方面表现出重要价值,而其功能仍在改善中。在这里,受河豚隐藏荆棘和放气膨胀特性的启发,提出了装饰有隐形微针的智能气球导管,用于血管内药物输送,以抑制干预后再狭窄(PIRS)。这些通过浸泡和滚动辅助模板复制制成的微针气球导管(MNBC)包含三层夹心携带药物的微针和携带黑磷(BP明胶。在放置过程中,MNBC的微针隐藏在最外层的明胶保护层下,能够在血管内平稳运动。到达目的地后,嵌入式BP将近红外线(NIR)转化为热量,提高局部温度,并融化明胶层,使微针暴露穿透血管。此外,由于最内侧的明胶也会融化,微针可以从气球导管中分离出来,并留在血管内,以便持续释放药物。事实证明,基于响应性、穿透能力和生物安全的优势, MNBC递送拉帕霉素以抑制大鼠腹主动脉再狭窄方面表现十分出色。所有这些功能都表明,MNBC是临床应用前景的医疗设备。

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 原文链接:https://doi.org/10.1002/advs.202204497


6.     Nature Communications:合成生物学指导的透皮微针贴片用于可追溯光动力疗法

Synthetic biology-instructed transdermal microneedle patch for traceable photodynamic therapy 2022.10.20

基于5-氨基乙酰丙酸的光动力疗法在很大程度上取决于对原卟啉IX的生物转化效率,而缺乏有效的输送系统和成像导航是改善原卟啉IX积累和优化治疗参数的主要障碍。该研究利用合成生物学方法构建了一种透皮热敏微针贴片,与共载5-氨基乙酰丙酸和过氧化氢酶并具有肿瘤酸响应效果的铜掺杂磷酸钙纳米颗粒相结合,通过最大限度地丰富肿瘤内原卟啉IX,实现高效的5-氨基乙酰丙酸光动力疗法结果表明,体内过氧化氢酶连续生成氧气可以逆转肿瘤缺氧情况,通过阻止原卟啉IX外流(下调缺氧诱导因子-1α和铁螯合酶)来增强原卟啉IX的积累,并上调原卟啉IX生物合成(提供外源性5-氨基丙酸和上调ALA合成酶)。体内荧光/光声双工成像可以同时监测肿瘤内氧饱和度和原卟啉IX代谢动力学。因此,这种方法有助于优化不同癌症的治疗参数,以实现Ca2+/Cu2+干扰增强的可重复光动力疗法,使这种热疗贴片临床实践很有前景

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原文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-022-33837-1


7.     Biomaterials Research:利用羧甲基纤维素薄膜的冲力作为微针涂抹器改善微针的皮肤渗透性的薄膜触发器(FTA

Film-trigger applicator (FTA) for improved skin penetration of microneedle using punching force of carboxymethyl cellulose film acting as a microneedle applicator2022.10.5

溶解微针(DMN)是一种透皮药物输送系统,在皮肤上产生毛孔,并通过毛孔通道直接输送药物。DMN被认为是非常有前景的注射系统替代品之一,因为它侵入性最小,没有针头相关问题。然而,传统的DMN补丁系统具有插入不完整和复杂外部设备需求的局限性。该研究设计了薄膜触发器(FTA)系统,通过微柱使用羧甲基纤维素(CMC)薄膜的断裂能量在皮肤层内成功输送DMN。与DMN补丁相比,展现FTA系统在DMN递送方面的优势,包括薄膜本身也可以充当DMN涂抹器。

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原文链接: https://doi.org/10.1186/s40824-022-00302-5 


8.     Journal of Controlled Disease:使用干涂层工艺制备颗粒附着微针

Preparation of particle-attached microneedles using a dry coating process2022.10.13

制造含有API的微针的标准流程需要一种处理API的方法,包括将API溶解在共溶剂和干燥过程。该研究介绍了一种新型的微针系统,该系统能够API颗粒物理附加到微针的生物相容性粘合剂表面。为了制造附着颗粒的微针,通过将聚二甲基硅氧烷(PDMS)与弹性体碱和固化剂以40:1PDMS40)的比例混合到聚乳酸微针(PLA)上,然后将平均直径为10微米的椭球蛋白(OVA)颗粒连接到PDMS粘合剂层,制备了粘合剂表面。OVA颗粒被送入猪皮5分钟,体外效率为93%送入小鼠皮肤体内递送效率超过90%。最后,用OVA颗粒附着的微针进行的小鼠实验显示,OVA抗体滴度值与肌肉注射产生的抗体滴度值相似。颗粒连接微针是一种新型的微针系统,具有干燥涂层工艺,可快速API输送到皮肤中。颗粒附着的微针可以为药物和疫苗的管理提供广泛的应用。

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原文链接: https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2022.10.003


9.     Advanced Healthcare Materials:整合PEDOT基于导电水凝胶微针的检测方法:PSSAg-Pt纳米粒子用于实时、无酶和电化学检测葡萄糖

A Conductive Hydrogel Microneedle-Based Assay Integrating PEDOT:PSS and Ag-Pt Nanoparticles for Real-Time, Enzyme-Less, and Electrochemical Sensing of Glucose2022.10.2

连续血糖仪(CGM)解放了数以百万的糖尿病患者每隔几小时就需要通过刺破手指进行反复自我测试的问题,极大促进了糖尿病护理。然而,CGM在准确性、精确性和稳定性方面仍然存在着重大缺陷。这主要是由于它们对酶检测机制的依赖。这里介绍了一种低成本的水凝胶微针(HMN-CGM检测方法,它使用可膨胀的多巴胺(DA-透明质酸(HA)水凝胶制得,用于皮肤间质(ISF)的葡萄糖检测。在三维多孔水凝胶支架内合成了铂和银纳米粒子,用于葡萄糖的非酶电化学感应。融入高度水分散的导电聚合物——(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸酯(PEDOT:PSS)后,增强了HMN阵列的电性能,使该贴片适合作为传感器的工作电极。对这种新开发的HMN贴片的体外和体内特性进行了充分研究。还利用1型糖尿病的大鼠模型展示了HMN-CGM实时测量葡萄糖的性能。该装置引入了第一个基于HMN的检测方法,用于跟踪重要的疾病生物标志物,并有望为下一代聚合物传感器铺平道路。

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原文链接:https://doi.org/10.1002/adhm.202202362


10.   ACS applied materials&interfaces:具有排汗透气和多机制附着力的仿生贴片用于生物电信号监测

Biomimetic Patch with Wicking-Breathable and Multi-mechanism Adhesion for Bioelectrical Signal Monitoring 2022.10.19

可穿戴的生物电信号监测设备可以提供长期的人类健康信息,如心电图和其他生理信号。它是远程医疗系统的重要组成部分。可以为心血管疾病的诊断和治疗以及获得及时治疗提供预测。然而,可穿戴监控设备长期接触皮肤贴片的舒适性一直是硬件的技术瓶颈。该研究开发了一种具有排汗透气和多机制附着性能的仿生贴片,以实现对人类皮肤的适应性和舒适性。该贴片的设计基于锥形通孔和六边形微槽的结构,可定向将汗水从皮肤输送到空气中,使贴片具有透气性能。通过分析具有排汗结构机理的锥形通孔和六边形微槽,仿生贴片的透气性和排水能力在实验中得到了证实。Ag/Ni微针阵列和PDMS-t粘附材料的多机制附着力确保了贴片信号采集的稳定性。这项研究为提高贴片的透气性和适应性提供了一种新方法,以便在人类皮肤的汗水条件下实现准确的生物电信号监测。

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原文链接: https://doi.org/10.1021/acsami.2c13984


11. BIOENGINEERING&TRANSLATIONAL MEDICINE:一种结合膨胀微针和电化学试纸的皮肤贴片用于测量皮肤间质液中的葡萄糖和酒精含量

A skin patch integrating swellable microneedles and electrochemical test strips for glucose and alcohol measurement in skin interstitial fluid2022.10.10)

基于微针(MN)的诊断设备可以有效地获取皮肤间质液(ISF),以准确和微创地检测与健康相关的生物标志物。这项工作报告了由可膨胀的MN和电化学测试条组成的生物标志物(即葡萄糖或酒精)监测MN设备。该装置是通过使用壳聚糖作为连接层在电化学条上粘贴MN贴片来构建的。MNs穿透皮肤提取流入MN背衬层的ISF,并通过测试条进行分析。在体外皮肤模型中,该设备能够准确检测含量为0 mM12 mM的葡萄糖以及0 mM20 mM的酒精。体内实验表明,该MN设备能够对ISF进行微创采样并分析葡萄糖水平,以确定小鼠的血糖状态。

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原文: https://doi.org/10.1002/btm2.10413



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