傷口和疤痕的形成是一個統(tǒng)一而又復(fù)雜的分階段過程,不同階段的有效治療至關(guān)重要。然而,針對不同傷口和疤痕的治療方法多種多樣,不同階段的治療需求也各不相同,給選擇適當(dāng)?shù)母深A(yù)措施帶來巨大挑戰(zhàn)。微針貼片(MNP)作為一種新型微創(chuàng)透皮給藥系統(tǒng),具有綜合以及程序化治療各種疾病的潛力,在不同類型的傷口和疤痕治療中具有良好的應(yīng)用前景。近日,來自浙江大學(xué)的談偉強、陳劍教授團隊對用于不同傷口和疤痕治療的微針貼片的最新創(chuàng)新設(shè)計進行了綜述,成果以“Targeting Diverse Wounds and Scars: Recent Innovative Bio-design of Microneedle Patch for Comprehensive Management”為題發(fā)表在Small期刊上。
該綜述深入探討了微針貼片在不同領(lǐng)域的最新應(yīng)用和生物技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展,總結(jié)了微針貼片在加速傷口愈合、抑制疤痕形成和控制相關(guān)癥狀方面的能力。此外,該綜述還討論了在其他不同情況下的應(yīng)用以及副作用、制造工藝和材料的選擇,以探討其臨床轉(zhuǎn)化潛力。這些基礎(chǔ)研究可以為未來臨床治療方式創(chuàng)新提供理論依據(jù),為皮膚再生提供最佳的治療方案。
用于傷口愈合過程、疤痕形成和微針貼片(MNP)應(yīng)用示意圖
微針貼片材料和制造工藝
在傷口和疤痕治療中,皮膚滲透和有效藥物遞送至關(guān)重要,這在很大程度上取決于微針貼片的結(jié)構(gòu)和機械強度。而結(jié)構(gòu)和機械強度受到材料選擇和制造技術(shù)的影響。要在不引起過敏反應(yīng)情況下增強微針的穿刺能力,確保全面覆蓋傷口并保持生物相容性,最佳的材料選擇和制造方法至關(guān)重要。
(1)材料
硅、金屬和陶瓷曾是微針貼片生產(chǎn)中的常用材料,但現(xiàn)在已不再常用。取而代之的是具備醫(yī)學(xué)應(yīng)用條件的、可用于制造微針貼片的其他材料。這些材料必須具有生物相容性,確保能在不對局部或全身產(chǎn)生不良影響的情況下實現(xiàn)預(yù)期功能。此外,這些材料還必須以最佳速度進行生物降解,同時保持必要的機械強度,以便成功植入人體。高膨脹率(主要由基質(zhì)材料決定)對于實現(xiàn)高效藥物釋放也至關(guān)重要。此外,所選材料還不能影響給藥的安全性或有效性。對這些材料的嚴格要求給選擇合適的微針貼片材料帶來了巨大挑戰(zhàn)。
(2)藥物裝載
作為一種透皮給藥系統(tǒng),微針貼片應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域是用作藥物載體。研究表明,大多數(shù)常用的微針貼片基質(zhì)材料都能封裝水溶性和油溶性小分子藥物,如二甲雙胍、雙氯芬酸和三苯甲酰丙酮(TA),只需將它們混合在一起即可。為提高療效,可同時裝載兩種以上的小分子藥物。
(3)制造工藝
能夠成功穿透皮膚組織是微針治療的基礎(chǔ)。微針的形狀可在很大程度上影響其機械強度、插入深度,以及藥物負載情況。直徑小于15 μm的針頭能更有效穿透皮膚。如果藥物分子量小,擴散能力強,那么微針的長度就沒有要求。相反,為提高胰島素治療的效率,則需要使用更長的針頭,例如長達1000μm的針頭。各種生產(chǎn)方法可在一定程度上生產(chǎn)出各種形式的微針,以達到更好的治療目的。這些方法包括激光切割、激光燒蝕、光刻等。
微針貼片在傷口治療中的應(yīng)用
(1)急性全層傷口
在臨床中,因外傷或手術(shù)造成的急性全層傷口較為常見。縫合線、訂書針、醫(yī)用膠帶和醫(yī)用膠目前廣泛使用,但在臨床應(yīng)用中仍存在缺陷,導(dǎo)致傷口愈合較為困難。該綜述對微針貼片的創(chuàng)新矩陣材料和負載貨物以及其在腫瘤、術(shù)后傷口和精準醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進行了總結(jié)。
新型微針貼片的設(shè)計
(2)感染傷口
作者對抗生素和抗菌肽微針貼片和ROS生成和金屬相關(guān)微針貼片進行了相關(guān)綜述,總結(jié)了微針貼片在感染傷口中的應(yīng)用。
腫瘤相關(guān)、個體化和細菌響應(yīng)性微針貼片
(3)糖尿病傷口
糖尿病傷口主要發(fā)生在病情控制不佳的糖尿病患者身上,通常伴有微循環(huán)障礙和周圍神經(jīng)病變,導(dǎo)致傷口長期不愈合。此外,糖尿病患者微循環(huán)障礙導(dǎo)致的缺氧與ROS過度產(chǎn)生之間的矛盾加劇傷口愈合難度。因此,只注重治療傷口本身不足以解決根本問題。糖尿病患者必須接受長期、頻繁的血糖監(jiān)測和調(diào)節(jié)。
與傳統(tǒng)敷料相比,微針貼片在糖尿病傷口管理領(lǐng)域的意義在于它可以將傷口治療、血糖監(jiān)測和控制融為一體。目前許多研究都致力于改善血管生成、增強膠原沉積、提高M2極化、限制細菌感染。從而在使用微針貼片時促進糖尿病傷口的愈合。
微針貼片生物傳感設(shè)計
微針貼片在疤痕治療中的應(yīng)用
(1)肥厚性疤痕
多種微針貼片能夠通過抑制成纖維細胞增殖、下調(diào)轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-URL)以及降低膠原mRNA或蛋白表達、減少膠原沉積、改善膠原排列,從而降低疤痕指數(shù)(SEI)、降低疤痕高度并改善疤痕外觀。
微針貼片在肥厚性疤痕中的應(yīng)用
(2)瘢痕疙瘩
微針貼片治療瘢痕疙瘩和肥厚性疤痕的模式相似。抑制瘢痕疙瘩形成的方法是在微針貼片中加入不同藥物,包括5-Fu、托芬那酸(TA)和疏水性喜樹堿,或通過抑制膠原合成以及成纖維細胞活性的無藥物機械相互作用。
核殼結(jié)構(gòu)微針貼片無疤痕傷口愈合過程示意圖
(3)痤瘡后疤痕和痤瘡治療
痤瘡是一種常見的皮膚病,經(jīng)常導(dǎo)致萎縮性瘢痕出現(xiàn),較少導(dǎo)致肥厚性疤痕或瘢痕疙瘩。盡管有關(guān)微針貼片在痤瘡瘢痕中的應(yīng)用研究較少,但之前有文章顯示,微針已大量應(yīng)用于臨床實踐,尤其是痤瘡后瘢痕治療。這些微針可與富血小板血漿、維生素A/C、三氯乙酸和甘草酸結(jié)合使用,治療疤痕。
微針貼片治療與傷口和疤痕相關(guān)的癥狀以及并發(fā)癥
微針貼片在治療傷口和疤痕方面引起廣泛關(guān)注和研究。然而,傷口和疤痕的治療不僅包括加速愈合和抑制疤痕形成,還包括解決疼痛、出血和深層組織損傷等常見臨床問題。除在傷口愈合和抑制疤痕方面的直接作用外,大量研究證實,微針貼片還有助于減輕這些與傷口和疤痕相關(guān)的癥狀和并發(fā)癥并擴展到其他組織。如疼痛、出血和深層組織損傷以及其他組織的傷口和纖維化。
微針貼片用于疼痛、出血和深層組織損傷
微針貼片的副作用
為更好應(yīng)用于臨床,未來研究必須關(guān)注微針貼片的副作用。盡管目前微針貼片在人體中的應(yīng)用還不多,但一些文獻指出其副作用主要表現(xiàn)為輕度紅斑、疼痛、觸痛和緊繃感。
微針貼片用于治療腸道傷口
總結(jié)與展望
總之,在臨床實踐中,慢性傷口(包括感染傷口和糖尿病傷口)以及傷口瘢痕的治療仍然是一個困難的問題,目前的方法產(chǎn)生的治療效果有限。微針是一種很有前景的無痛給藥解決方案,它能確保在穿透過程中對神經(jīng)的刺激最小,從而使微針貼片對患者的侵入性更小,依從性更高。近年來,針對這類病變開發(fā)的各種微針貼片已經(jīng)取得重大進展。無藥和含藥微針貼片都已在動物傷口模型中證明了其療效,其中含藥微針貼片顯示出更強的治療效果。這些結(jié)果可通過全面覆蓋傷口、抑制感染、減少ROS、糾正缺氧、維持血糖、止痛、止血和深層組織保護來實現(xiàn)。
然而,微針貼片在人體中的臨床應(yīng)用仍然有限。不含藥物的微針貼片通過影響細胞外基質(zhì)(ECM)微環(huán)境來干擾機械通路,從而防止疤痕增生。如果添加藥物,綜合治療能力可能會帶來更好的疤痕抑制效果。然而,由于難以構(gòu)建瘢痕疙瘩模型,有關(guān)微針貼片治療瘢痕疙瘩的研究仍然很少。一些研究探索了微針貼片在人類瘢痕疙瘩治療中的應(yīng)用。雖然與其他形式的微粒相比,微針貼片通常引起的出血和水腫較少,但由于紅斑和瘙癢等明顯的副作用,受試者仍傾向于口服治療而非微針貼片。克服這些副作用是未來將微針貼片推廣到臨床使用必須解決的關(guān)鍵問題。
審核編輯:劉清
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原文標題:綜述:用于傷口和疤痕治療的微針貼片研究進展
文章出處:【微信號:Micro-Fluidics,微信公眾號:微流控】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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