新冠病毒肺炎（COVID-19）嚴重威脅公眾健康，透皮疫苗（transdermal vaccination）是預防病原體感染的有效手段。微針（Microneedles）可破壞角質層，使疫苗大分子被動擴散，但遞送效率低，而離子電滲雖然可以主動促進透皮給藥，但由于角質層的屏障，無法遞送疫苗大分子。

據麥姆斯咨詢報道，近日，中山大學深圳校區的研究人員開發了一種可穿戴式離子電滲驅動的微針貼片及一種離子電滲驅動裝置，用于主動、高效的疫苗大分子透皮給藥。研究人員制備了具有良好生物相容性、優異導電性、高彈性和大負載能力的聚丙烯酰胺/殼聚糖水凝膠，其是疫苗儲存和主動離子導入的關鍵組分。

這種離子電滲驅動的微針貼片的透皮疫苗給藥策略為：“按壓、穿刺、離子電滲驅動給藥、然后免疫反應”。研究人員證明了微針穿刺和離子電滲的協同作用顯著提高了疫苗的透皮給藥效率。體外實驗表明，離子電滲驅動的微針貼片透皮遞送的卵清蛋白量可以通過離子電滲電流來控制。

對BALB/c小鼠的體內免疫研究表明，離子電滲驅動的微針貼片透皮接種卵清蛋白可誘導有效的免疫反應，甚至比傳統的肌肉注射更有效。此外，對于離子電滲驅動的微針貼片的生物安全性幾乎沒有什么擔憂。這種給藥系統成本低，用戶友好，并具有主動給藥能力，顯示出在家自行接種疫苗的巨大潛力。

該離子電滲驅動的微針貼片主要由柔性聚酰亞胺（PI）上的Ag/AgCl電極、實心微針、水凝膠塊和雙面粘合防滲墊圈組成。在離子電滲驅動的微針貼片中，疫苗被裝載在圓形水凝膠中，皮膚被微針擠壓、刺破，以產生微通道，疫苗通過主動離子電滲和被動擴散從水凝膠中通過微通道遞送。該穿戴式離子電滲驅動裝置可以為主動離子電滲驅動的疫苗給藥供電并輸出恒定電流。

穿戴式離子電滲驅動的微針給藥系統示意圖

由于實心不銹鋼微針的機械強度較高，微針貼片的斷裂力遠大于皮膚穿透力（0.08 N/針），表明這些微針貼片可以穿透皮膚而不彎曲。因此，微針貼片可以容易地穿透皮膚，產生微通道，并從皮膚縮回而沒有任何損傷，避免了皮膚中的微針破損、異物感和發炎的可能性。此外，聚丙烯酰胺（PAM）/殼聚糖水凝膠具有良好的生物相容性、優異的導電性、高彈性和大負載能力。

離子電滲驅動的微針貼片的基本性能

由微針產生的微通道為離子電滲提供了透皮給藥途徑，微針和離子電滲可以協同進一步提高透皮滲透。離子電滲電流與滲透量呈線性關系，說明疫苗通過皮膚的滲透量可由離子電滲電流控制。研究人員還比較了計算的和體外實驗的滲透的卵清蛋白（OVA）累積量，微針/ITP（皮膚滲透和離子電滲結合）組的結果顯示出非常相似的趨勢，進一步證明離子電滲驅動的微針貼片的疫苗遞送可以通過離子電滲電流控制。

離子電滲驅動的微針貼片的體外和模擬計算的透皮OVA給藥性能

使用微針和離子電滲進行皮膚滲透可能會導致一些皮膚損傷和刺激，因此評估了離子電滲驅動微針貼片治療后皮膚的恢復能力。實驗結果表明，微針穿刺結合離子電滲治療是相對安全的，透皮疫苗給藥對內臟組織沒有引起明顯的病理變化和毒性。因此，離子電滲驅動的微針貼片為疫苗透皮給藥提供了一個安全的平臺。

離子電滲驅動的微針貼片及離子電滲驅動裝置的體內免疫研究

總而言之，研究人員開發了一種離子電滲驅動的微針貼片和一種便攜式離子電滲驅動裝置，用于高效、可控的透皮免疫。離子電滲驅動的微針貼片可以很好地融合微針和離子電滲技術，透皮疫苗給藥策略為“按戳、離子電滲驅動的給藥、免疫反應”。

研究人員制備了具有良好生物相容性、優異導電性、高彈性和大負載能力的水凝膠塊，作為微針貼片用于疫苗儲存和主動離子電滲的關鍵組分。體外實驗表明，離子電滲驅動的微針貼片可以通過調節離子電滲電流來控制OVA透皮給藥過程。

此外，體外和體內實驗均表明，微針與離子電滲的協同透皮效應可以提高疫苗大分子的透皮給藥效率。溫和的離子電滲電流作用于離子電滲驅動的微針貼片幾乎沒有引起安全問題。綜上所述，將微針與離子電滲相結合的穿戴式離子電滲驅動的微針系統為以無痛和主動控制的方式實現透皮免疫提供了一種有前途的策略。

審核編輯：劉清