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智能聚合新趋势!高分子微针经皮给药的设计策略及应用场景
发布时间:2023-11-14

「冠历」三年,弹指一挥。带走青葱岁月,留下三个针眼。


几波大规模的疫苗接种,让一些原本被小心收纳的烦恼瞬间无处遁形,比如针头恐惧症,俗称晕针。它的存在时刻提醒着,成年人的破防,往往就在这一秒。


截取自微博河北新闻网


真有这么可怕吗?看似不起眼的小烦恼,也会带来实实在在的大困扰。事实上,正在遭受这种困扰的人群并不稀少,有相关统计数据表示,全球每10个人中就有1个针头恐惧症患者。[1] 而微针技术的进步,恰好能帮助到这部分群体。


本期推文是微针系列第三篇,将继续探讨高分子微针的制备原料和技术,并进一步分享它的两个具体应用场景。


高分子微针的
制备原料和技术


高分子聚合物可能是制造MNs最有前途的材料之一。目前相对成熟的制备技术包括拉伸法、微模塑法、3D打印液滴吹气法等。


图1. MNs的不同制备方式:

(a) 拉伸法,(b) 微模塑法,(c)3D打印法,(d)液滴吹气法


其中微模塑法较为常用,具有高成本效益、良好的重现性和批量生产的便利性。生产时将药-聚合物的混合溶液通过抽真空或离心方式注入模具,然后在模具中固化。


应用领域一
疫苗接种

疫苗接种是人类历史上最成功的医疗干预手段之一,它不仅具有成本效益和经济效益的优势,而且大大降低了社会的死亡率和发病率。实验证明,通过可溶性微针可安全高效地实现疫苗接种,包括狂犬病、腺病毒、乙肝、流感、卡介苗疫苗等。


图2. 用于传递DNA疫苗的多重包覆MNs示意图


应用领域二
癌症治疗

癌症的特征是异常细胞分化和增殖,传统的癌症治疗方法主要包括手术、化疗、生物免疫治疗和放疗,但这些方法存在疗效低、成本高、不良反应多等缺点。


乳腺癌是女性发病率较高的一种恶性肿瘤。乳头乳晕复合区表皮较薄,并连接许多外分泌腺,通过该区域局部给药可显著抑制癌细胞的生长。


与单纯口服药物相比,微针给药具有更高的药物通透性、更低的皮肤滞留率和更高的抗癌活性。


智能聚合MNs是未来
临床转化的重要方向


图3. 不同类型的MNs示意图:(a)实心 MNs, (b)包覆MNs, (c)可溶性MNs, (d)空心MNs


MNs给药系统对药物的长期释放尚处于实验阶段,在临床前期还需要更多的体内长期毒性和有效性研究来验证。此外,在制备MNs经皮给药系统的过程中往往需要使用有机溶剂或高温,它们的毒性、稳定性和有效性需要严格控制。


高分子材料不仅具有良好的生物相容性和可降解性,且具有机械性能好、成本低、易于批量生产等优点,还可通过改变聚合物和药物的配方来智能控制聚合物纳米颗粒中的药物释放,因此,智能聚合MNs将是未来临床转化的一个重要方向。


下期微针系列,我们将聚焦用于药物输送和诊断的微针阵列,解析它向着优化设计、可靠插入和穿透方向发展的趋势,欢迎关注创化科技服务#材料轻Talk!


参考文献:

[1] 中国数字科技馆,看见针头就瑟瑟发抖?你也许患有“打针恐惧症”!


[2] 文章中有关高分子微针的制备原料、方法及在癌症治疗、疫苗给药研究领域的进展等内容,参考自浙江科技大学材料科学与工程学院的研究者发表在《Macromolecular Rapid Communications》上的文章“Recent Advances in Polymer Microneedles for Drug Transdermal Delivery: Design Strategies and Applications”,论文链接:https://doi.org/10.1002/marc.202200037

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