根據世界衛生組織（WHO）的數據顯示，非黑色素瘤皮膚癌在過去幾十年內發病率顯著增加，全球每年報告病例超過100萬例，且死亡率極高。現有常規治療方案如手術切除、化療、放療、冷凍治療等預后不佳，且多會引起全身毒性。光動力療法（PDT）因其系統毒性低、可降低疾病復發率、聯合治療可及性高等優勢在皮膚癌等惡性腫瘤治療中獲得了廣泛關注。

其中，對于非黑色素瘤皮膚癌而言，局部光動力療法更具優勢。然而，現有的策略通常結合磁場或電場等外在媒介，較為復雜且需要訓練有素的操作人員，不利于實際應用。

在該研究中，Donnelly教授團隊采用脂質納米膠囊包載光敏劑金絲桃素（Hypericin，Hy），進而利用中空微針實現高效皮內遞送，通過局部PDT治療非黑色素瘤皮膚癌（圖1）。

圖1 中空微針輔助皮內遞送脂質納米光敏劑，實現腫瘤局部光動力治療的示意圖

光敏劑在脂質納米膠囊中的裝載

Hy是一種有效的脂溶性光敏劑，具有良好的抗癌活性。但其水溶性較差、易在生物系統中聚集，且在皮膚中難以滲透，嚴重阻礙其應用。研究人員以Labrafac、KolliphorHS 15和LipoidS 100為主要脂質成分，通過相轉換和溫度循環制備脂質納米膠囊并高效包載Hy，得到Hy-LNCs。當Hy濃度為100μM時，所得Hy-LNCs粒徑為47.76±0.49nm，聚合物分散性指數（PDI）為0.12±0.02，且Hy的封裝效率高達99.67%。

此外，Hy-LNCs可有效抑制Hy的聚集，相比游離Hy，光活性提高396倍，光穩定性也有顯著提高，其中游離Hy于20分鐘內全部降解，而Hy-LNCs在40分鐘內僅降解18%。此外，Hy-LNCs的細胞攝取與細胞毒性也得到明顯提升。

中空微針的應用

膠體粒子和大分子治療劑等難以克服皮膚屏障，大多停留于表層皮膚，無法跨越角質層滲透至更為深層的表皮和真皮層，阻礙了其有效使用。微針（MNs）擁有微米級針尖，可透皮遞送治療性分子而不會引起明顯的疼痛。其中，中空微針（Ho-MN）設計有水溶性微通道，能夠刺穿上層皮膚有效注入不同的藥物制劑，使藥物直接沉積于表皮和真皮層中。

許多商品化中空微針（例如MicronJet、AdminPen Ho-MNs等）可與標準注射器適配，用于各類制劑的高效皮內遞送。

圖2 兩種不同類型的中空微針裝置：AdminPen（A-C）和S-Ho-MN（D）

研究人員比較了兩種類型的Ho-MNs（AdminPen和S-Ho-MN）。其中，AdminPen Ho-MN陣列面積為1平方厘米，由43個非常鋒利的不銹鋼針尖組成（圖2A-C），其特點是每個針尖側面都有偏心管軸，確保藥物可以有效遞送而不會堵塞針尖。選取的針尖高度為1200μm，可經皮創建深約1100-1200μm的微孔，將藥物有效遞送至真皮而不觸及疼痛受體。

去除微針陣列后，形成的水性微孔可坍塌，皮膚屏障快速修復以避免感染。單根中空微針（S-Ho-MN）由Donnelly教授團隊設計，他們以26G × ?英寸的不銹鋼Terumo針為基礎，制造了這款高約1300μm的中空微針，并使用3D打印，獲得了由PLA組成的微針底座，組裝后得到同樣能夠適配注射器的S-Ho-MN（圖2D）。

兩種微針均具有很高的機械強度，可有效穿透皮膚屏障。OCT圖像顯示，AdminPen 1200μM Ho-MN在新生豬皮膚中的穿透深度為1045.5±22.8μm，約為實際針長的95%（圖3a、b）。另外，閉孔動力學研究顯示（圖3c），去除微針陣列后，皮膚在2-4分鐘內迅速開始愈合，10分鐘內皮膚屏障即可完全恢復。

圖3 AdminPen 1200μM中空微針對于新生豬皮膚的穿透（a）、OCT圖像（b）和閉孔動力學圖像（c）

當微針陣列應用于皮膚時，其創建的水性微通道能夠一直保持打開，因此，可持續遞送Hy-LNCs至深層皮膚中。Hy在離體豬皮膚的滲透研究顯示，在每個深度水平，Hy-LNCs的藥物濃度都顯著高于游離Hy，其最深可擴散至2900μm，而游離Hy最深僅可擴散至900μm，表明LNCs封裝Hy可輔助Hy在皮膚中的滲透。此外，三維重建的共聚焦圖像顯示，Ho-MN可將Hy-LNCs有效遞送至目標深度。

通過S-Ho-MN注射Hy-LNCs和游離Hy的離體研究顯示，Hy-LNCs顯著提高了Hy的皮內沉積量，約為游離Hy的7倍之高，二者的皮膚藥物沉積分別為總給藥劑量的92.5%和14%。類似地，通過AdminPen 1200μM Ho-MN給藥時，Hy-LNCs的皮膚沉積量達到了給藥劑量的75%，也顯著高于Hy溶液的12%。總體而言，通過中空微針注射Hy-LNCs可顯著改善Hy在不同皮膚層內的皮內分布和藥物沉積。

體內抗腫瘤效果研究

研究人員采用荷皮下CT-26（CRL-2638）小鼠結腸癌的裸鼠模型評估了中空微針輔助皮內遞送Hy-LNCs的光動力治療效果。體內生物分布顯示，Hy-LNCs會在皮下組織中保留1h，其后會逐步擴散至身體其它組織，所以選擇微針給藥45分鐘后開始進行LED光照（595±10nm）。

在應對具一定曲度的病灶部位時，AdminPen Ho-MN因其扁平的陣列樣式造成了制劑的大量泄漏，而研究人員設計制造的S-Ho-MN可有效將制劑垂直遞送至腫瘤中而不會泄漏。體內治療結果顯示（圖4），由S-Ho-MN遞送的Hy-LNCs在LED光照射后（45±2mW/cm2）表現出顯著的抗腫瘤效果，腫瘤體積從103±5.16mm3減少至15±2.30mm3，抑瘤率達85.84%。

圖4 S-Ho-MN遞送Hy-LNCs在小鼠皮下腫瘤模型中的光動力治療效果

綜上所述，該研究使用中空微針作為局部光動力癌癥治療的潛在藥物遞送平臺。兩種類型的Ho-MNs均可高效將Hy-LNCs透皮遞送至皮膚深層。然而在體內應用于荷瘤小鼠的簡便性和可行性方面，S-Ho-MN優于AdminPen Ho-MN。該研究表明采用中空微針遞送Hy-LNCs聯合光照為非黑色素瘤皮膚癌提供了一種創傷小、高效的局部治療方法。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2022.06.027

審核編輯：劉清