近日，華中科技大學(xué)朱錦濤、劉奕靜團隊在 Advanced Healthcare Materials 期刊發(fā)表了題為：Regulating Size and Charge of Liposomes in Microneedles to Enhance Intracellular Drug Delivery Efficiency in Skin for Psoriasis Therapy 的研究論文。

該研究提出了微針給藥系統(tǒng)中脂質(zhì)體的設(shè)計原則，評估了微針遞送的脂質(zhì)體大小和表面電荷如何影響銀屑病皮膚中藥物的細胞遞送效率和治療結(jié)果。作者制備了三種不同大小的陰離子脂質(zhì)體和三種帶不同程度正電荷的陽離子脂質(zhì)體，然后將脂質(zhì)體裝載在微針中進行一系列生物學(xué)效應(yīng)評估（圖1）。該研究探討的微針給藥系統(tǒng)中脂質(zhì)體的設(shè)計原則具有提高銀屑病治療效果的潛力，并有助于其成功臨床轉(zhuǎn)化。

圖1. 脂質(zhì)體-微針載藥體系合成及其應(yīng)用示意圖

首先，該研究制備了三種不同大小的陰離子脂質(zhì)體（100 nm-lip, 250 nm-lip, 450 nm-lip）和三種帶不同程度正電荷的陽離子脂質(zhì)體（20% DOTAP-lip、40% DOTAP-lip, 60% DOTAP-lip），結(jié)果顯示成功制備出形態(tài)規(guī)則、粒徑均一的不同尺寸、不同程度正電荷的脂質(zhì)體（圖2）。

圖2. 脂質(zhì)體的粒徑、電位、形貌表征

其次，該研究將上述脂質(zhì)體裝載入微針并對其進行表征。結(jié)果顯示該微針貼片由10×10的微針陣列構(gòu)成（圖3），針體呈金字塔形，高約850 μm。其具有足夠的機械強度，刺入皮膚深度達240 μm。

圖3. 微針的結(jié)構(gòu)與透皮性能表征

接下來，該研究考察了粒徑對模型藥物在銀屑病小鼠皮膚滯留的影響。結(jié)果顯示粒徑為100 nm的脂質(zhì)體熒光信號下降最快，表明在皮膚中的滯留時間相對較短。在大多數(shù)時間點，粒徑為450 nm的脂質(zhì)體在小鼠皮膚中保持著比其他兩組更強的熒光信號。例如，在微針貼敷48 h后，100 nm，250 nm和450 nm脂質(zhì)體組的熒光信號的滯留率分別為6.35% ，27.11% 和33.20%（圖4）。以上結(jié)果表明，增加脂質(zhì)體的粒徑可以提高脂質(zhì)體藥物的皮膚滯留時間。

圖4. 不同粒徑脂質(zhì)體經(jīng)微針遞送后在炎癥性皮膚中滯留時間的考察

同時，該研究還考察了電荷對模型藥物在銀屑病小鼠皮膚滯留的影響。結(jié)果顯示脂質(zhì)體的滯留時間隨陽離子磷脂（DOTAP）含量的增加而增加，60% DOTAP-lip的滯留時間最長（圖5）。20% DOTAP-lip、40% DOTAP-lip和60% DOTAP-lip在微針遞送后108 h 的相對熒光強度分別為0.89%，7.67%和23.16%。以上結(jié)果表明，調(diào)節(jié)脂質(zhì)體的表面電荷可以延長藥物的皮膚滯留時間。

圖5. 不同表面電荷脂質(zhì)體經(jīng)微針遞送后在炎癥性皮膚中滯留時間的考察

結(jié)合粒徑和電荷對體內(nèi)皮膚滯留的影響，該研究進一步考察了粒徑和電荷在炎性皮膚中的細胞遞送效率。在本實驗中，從發(fā)炎的皮膚組織（表皮和真皮）制備單細胞懸浮液用于流式細胞術(shù)分析皮膚細胞對藥物的利用效率（圖6a）。研究發(fā)現(xiàn)，對于陰離子脂質(zhì)體組（圖6b），在微針應(yīng)用后短時間內(nèi)，小尺寸脂質(zhì)體的攝取效率最高，表明皮膚細胞更有效地內(nèi)化較小的脂質(zhì)體。有趣的是，在微針應(yīng)用后較晚的時間點，大尺寸脂質(zhì)體的體內(nèi)細胞攝取量顯著高于小尺寸脂質(zhì)體，這表明較長的皮膚停留時間增加了脂質(zhì)體與細胞相互作用的機會，從而提高了藥物利用率。對于陽離子脂質(zhì)體組（圖7c），隨著正電荷的增強，皮膚細胞對藥物的內(nèi)化效率逐漸增高。這可能是由于陽離子脂質(zhì)體與帶負電荷的細胞膜之間具有更強的親和力。這些結(jié)果說明，通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)體的尺寸和電荷，可以平衡細胞攝取與皮膚滯留時間的影響，提升藥物的皮內(nèi)細胞遞送效率。

圖6. 微針遞送的不同脂質(zhì)體制劑在炎癥性皮膚中的體內(nèi)細胞攝取

最后，制備了包覆地塞米松的脂質(zhì)體作為銀屑病治療的藥物，并通過對銀屑病樣動物模型進行微針透皮給藥治療（圖8、9）。結(jié)果顯示在低藥物劑量條件下，使用具有更高皮內(nèi)藥物遞送效率的尺寸為200 nm的陽離子脂質(zhì)體，可增強對銀屑病的治療效果。