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发布时间:2024-05-14 00:54:57 浏览人数: 作者: KOK官方体育登录入口_案例
为了预防和逆转皮肤衰老及治疗皮肤病,人们做了很多努力,其中抗糖化食品、化妆品、能量皮肤嫩肤、口服胶原蛋白、真皮注射填充剂等显示出一定的效果。然而,大多数方法都有一定的缺点。生物相容性物微针(MNs)正在成为一种新型的无痛、无创、高效的经皮给药平台,美容应用是MNs成功应用的最有前途的领域之一。
基于此,来自沈阳药科大学的凌桂霞、张鹏共同开发出一种快速溶解的微针(DMN)贴片。采用两步铸模法,以皮肤细胞中所含的水解胶原蛋白(HC)为主要的组成原材料,以简单、微创的方式递送胶原蛋白,使被封装的药物在皮肤中释放。通过优化HC和辅助支撑材料的配方和比例,获得了刺穿皮肤所需的机械强度,同时柔软的基底允许应用的灵活性。DMNs可在15分钟内完全溶解在皮肤中,约8小时内释放,并且在使用时不会产生毒性和刺激。与口服和外用的效果不佳,以及经皮注射的高风险相比,载药的HC DMNs克服了传统方法直接渗透和微创的缺点,使治疗高效和安全。HC DMNs的成功制备和研究在该领域具有创新和现实意义,有望成为一种简单、有效、大众化的化妆品透皮给药平台。相关论文以“Collagen-based dissolving microneedles with flexible pedestals: A transdermal delivery system forboth anti-aging and skin diseases”为题发表在Advanced Healthcare Materials期刊上。
针对目前药妆领域的发展现状,该研究旨在以HC为主要基质,结合几种常用的生物相容性材料,克服HC单独机械强度差的缺点,筛选制备一种贴合皮肤的柔性基底DMN贴片,用于胶原蛋白输送,改善皮肤质量。将烟酰胺进一步加载到MNs中,与简单的HC DMNs相比,有望同时实现逆转皮肤衰老和治疗皮肤病的双重效果(图1)。
用HC与5种聚合物结合的溶液制备DMNs阵列。根据结果得出,HC/海藻酸钠(SA)是制备DMNs的最佳配方。如图2所示,展示了微针正面的直观照片和显微图像(正面、侧面)。
为了制备负载烟酰胺的柔性基底DMN贴片,采用了两步铸造工艺。在第一步中,将药物和HC/SA溶液的混合物填充到聚二甲基硅氧烷(PDMS)模具中形成尖端。其次,将聚乙烯醇(PVA)涂覆到模具中形成基底(图3)。贴片由高度为1000 μm,底部宽度为500 μm的矩形金字塔针组成。用数码相机拍摄的照片显示PVA基底柔软且有弹性(图4B)。此外,扫描电镜(SEM)图像证实,DMN的尖端是锋利的,没有一点可见的断裂(图4C和4D)。
图5显示了烟酰胺、HC/SA空白DMNs和负载烟酰胺的HC/SA DMNs的三个不同的红外(IR)光谱。结果显示,在光谱中观察到HC、SA和烟酰胺的特征吸收峰。在DMNs的形成过程中没有新的明显吸收峰,烟酰胺在HC/SA DMNs中没有降解和结构变化,表明该药物与聚合物之间没有不相容,意味着成功地制备了烟酰胺负载HC/SA DMNs。并且DMNs中的药物含量没有减少,从而确保了MNs在使用的过程中能够发挥预期的功能。
为了在临床上成功、正确地使用MNs,需要在不弯曲、不断裂的情况下植入皮肤内。因此,机械强度对MNs的插入具备极其重大意义。如图6所示,所制备的DMN能承受每针12 N和0.12 N的力,超过了人体皮肤植入所需的力(≈ 0.1N),表明机械强度很高。
图6电子万能试验机原理图(左)和DMN贴片在垂直力作用下的力学行为图(右)
如图7A和B所示,DMN贴片入锡箔中。去除后,锡箔上留下了完整的微孔阵列,而DMN尖端在显微镜下观察时仍保持其原始形状,基本上没有损伤。根据结果得出,DMN贴片具有一定的植皮能力。为了进一步验证DMN贴片的植皮能力,以新鲜猪皮为材料,考察了DMN贴片的植皮能力。结果如图7C所示。当含有台盼蓝的DMN贴片入猪皮肤时,皮肤上留下了完整的蓝色微孔阵列。由此可见,MN贴片能成功穿透角质层,皮肤穿刺率可达100%。植入深度为DMNs植入处大鼠皮肤切片,苏木精-伊红(H&E)染色。如图7D所示,组织切片可以很容易地显示DMNs产生的微孔,针可以刺穿皮肤并产生更深的微通道,深入线 DMNs的插入能力
在体外,将DMN插入制备的琼脂糖凝胶中,在不同的时间点取出,在显微镜下观察。DMNs的溶解过程如图8A所示。能够正常的看到DMNs在凝胶中迅速溶解,针的所有部分在3分钟内溶解。在体内,将具有柔性基底的DMN植入剃毛大鼠的背部皮肤,并在不同时间点取出。DMNs的溶解过程如图8B所示。DMNs植入皮肤后开始溶解,整个DMNs在15分钟内完全溶解。这两个结果都表明HC/SA DMNs具有快速溶解的能力。
如图9A所示,去除贴片后,应用DMNs的皮肤表面出现了明显的微孔和局部红斑,但无显著的肿胀。跟着时间的延长,红斑消失,皮肤表面几乎恢复到原来的状态。还进行了溶血试验,以评估实际使用中负载烟酰胺的DMNs的潜在毒性效应。图9B显示了该实验的结果。根据结果得出,烟酰胺MN溶液无任何毒性,与红细胞孵育后的上清液如图所示。因此,烟酰胺和HC/SA DMNs经皮给药是安全的。
采用Franz扩散细胞法研究了烟酰胺DMNs和乳膏在大鼠皮肤中的通透性。结果如图10所示,DMNs制剂中烟酰胺的累积释放量明显高于乳霜制剂。HC/SA DMNs在8 h内释放约52%的烟酰胺,而乳膏制剂在8 h内仅释放约25.6%。烟酰胺在接受池的累积透皮释放量(%)为52%,说明残留的48%可产生局部效应。
如图11所示,与未处理的对照组相比,MN组皮肤的水解和颜色发育显示羟基脯氨酸水平(通常被认为代表胶原蛋白的产生量)增加。此外,显微镜下观察应用于大鼠皮肤的DMN阵列,只留下针根甚至消失,表明HC针尖已经溶解在皮肤中,这也证明了胶原蛋白成功递送到皮肤。
综上所述,该研究筛选了几种以胶原为主要成分制备DMNs的配方,确定16% w/v HC/SA(7:3)的溶液最适合制备形态完整、机械强度好、成本合适的胶原DMNs。PVA制备的基底使MN易于弯曲并贴合皮肤。此外,该研究首次证明在DMNs中添加烟酰胺是可行的。负载烟酰胺的MNs阵列可以穿透猪和大鼠的皮肤,达到一定的深度,实现胶原蛋白的真皮递送。同时,其溶出速度快,生物安全性高,使用起来更便捷,附着力强。此外,烟酰胺在DMNs中的皮肤渗透性优于乳膏制剂,渗透性为52%,保留率为48%。因此,无论是经皮给药还是局部作用,将来都有一定的效果。在体内抗衰老效果评价中,胶原蛋白MNs也初步显示出提高皮肤胶原蛋白含量的能力。在移除DMN贴片后,皮肤自然愈合,没有一点感染迹象。
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