香港城市大学冷冻微针登上NatureB - 冷冻手术

TUhjnbcbe - 2021/10/14 20:52:00

生物材料学术细胞疗法，又称细胞移植，是一种将免疫细胞或干细胞等活细胞注射、移植或植入患者体内以达到医疗效果的疗法。细胞治疗的进展为癌症等先前难以治愈的疾病带来了有希望的治疗方法。年，全球细胞治疗市场规模达78亿美元。但是，与细胞治疗的应用有关的许多问题还没有解决。例如，目前通过外科手术移植或推注注射来递送治疗细胞。这些方法具有侵入性、痛苦性、复杂性、低效性，并且会带来感染的风险，需要有经验的专业人员来实施。目前的细胞疗法的溶液型制剂也很难储存和运输。微针（MN）技术是一种很有前途的选择，它可以以微创的方式将靶向药物精确、可控地输送到特定的皮肤层和其他组织（如粘膜和角膜）。MNs由多种材料、几何结构和空间排列组成，是小分子药物、肽和蛋白质（如胰岛素、疫苗和抗体）、寡核苷酸和纳米药物的载体。不幸的是，这些现有的MN技术中没有一种能够在没有额外设备的帮助下，将治疗细胞等活的制剂输送到皮肤中。为了携带和运送细胞，MNs必须保持负载细胞的活力，并具有穿透皮肤的机械强度。成果简介为解决这一挑战，香港城市大学徐臣杰等人开发了一种冷冻微针贴片(CryoMNs)，这些微针可以将活细胞带入皮肤，为开发易于使用的细胞疗法以及其他针对癌症和其他疾病的疗法铺平了道路。成果发表在NatureBiomedicalEngineering上。冷冻微针贴片的制备及思路MN贴片是在预先设计的MN模具中，通过优化的低温培养基和预先悬浮的细胞的逐步低温微模塑而制成的,这是将水溶液成型为MN结构的最简单方法。此外，为了保持在冷冻条件下细胞的活性，研究人员选择2.5％DMSO和mM蔗糖的磷酸盐缓冲盐水（PBS）组合作为低温培养基。图

cryoMNs的制备和表征CryoMNs可以很容易地穿透皮肤并将负载的活细胞输送到皮肤中。通过将贴片状装置放在皮肤上，微针将穿透皮肤，从贴片底部分离，然后融化。负载的细胞被释放，随后在皮肤内迁移和增殖。这种创新的装置可以在冰箱里存放数月。它也便于运输和部署。图

使用cryoMNs透皮递送细胞的示意图

微针贴片在指尖解冻过程

强大的免疫保护作为概念验证，研究人员探索了通过真皮内递送卵清蛋白刺激的树突状细胞进行基于细胞的癌症免疫疗法。在这项研究中，使用这种设备进行疫苗接种可引发强大的抗原特异性免疫反应，并为小鼠的肿瘤提供强大的保护作用，这优于常规标准疫苗接种方法（如皮下注射和静脉内注射）的治疗效果。图

用装有OVA-DC的cryoMNs接种安全性好为了研究cryoMNs的生物相容性，研究人员通过拇指按压将它们插入小鼠的背部皮肤，并在10分钟后将其取出。将由透明质酸（HA-MNs）制成的常规聚合物MN贴片施加到同一只小鼠的皮肤上进行比较。施用后立即可以清楚地观察到微孔，但在10分钟内便看不见微孔，而在30分钟后便完全消失了。快速重新密封皮肤对于防止病原微生物或任何有*物质进入并进一步降低感染风险至关重要。另外，用cryoMNs和HA-MNs治疗的皮肤没有表现出任何明显的红斑或水肿。图

cryoMNs的体内生物相容性和安全性研究小结综上所述，由于MN与冷冻保存技术的结合，与当前的护理标准相比，cryoMN技术不仅可以轻松实现皮内细胞递送，而且侵袭性最小，而且可以通过单次捐赠进行多次治疗，从而简化了细胞治疗的整个过程。但是呢，对于这种新生技术有一些转化上的考虑。1）首先，cryoMNs的生产与临床上数量相关的治疗细胞的生产密切相关。必须建立每种疗法所需细胞的可重复制造方案。另外，冷冻MN和细胞的材料在FDA批准过程中必须符合FDA的标准。2）其次，由于cryoMNs会被插入人体皮肤，因此cryoMNs生产的灭菌工作很重要。3）第三，提高cryoMN贴片的细胞容量。4）第四，与COVID-19mRNA疫苗类似，cryoMNs需要超冷的运输和储存条件。此外，由于低温MN从存放条件中取出后会融化，因此将低温MN与手柄或涂抹器集成在一起将有助于其轻松操作和快速渗透。参考文献：Chang,H.,Chew,S.W.T.,Zheng,M.etal.Cryomicroneedlesfortransdermalcelldelivery.NatBiomedEng().