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華科大楊光教授團(tuán)隊(duì) JCR綜述:基于微針的生物醫(yī)藥遞送
2023-10-11  來源:高分子科技

  2023919日,華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院楊光教授團(tuán)隊(duì)發(fā)表了題為"Microneedle-Based Cell Delivery and Cell Sampling for Biomedical Applications"的綜述論文。



  細(xì)胞治療是指把活細(xì)胞送到患者體內(nèi),調(diào)節(jié)、替換或清除異常細(xì)胞,從而實(shí)現(xiàn)再生修復(fù)或免疫治療的過程,近年來在生物醫(yī)學(xué)和臨床應(yīng)用方面取得了顯著的進(jìn)展。自1957年 E. Donnall Thomas發(fā)表第一例成功的細(xì)胞移植報告以來,細(xì)胞治療迅速發(fā)展,迄今為止已經(jīng)針對各種疾病開展了許多基于細(xì)胞治療的研究。例如,基于細(xì)胞的療法已被用于治療影響皮膚、腎臟、肝臟、心臟、骨骼和其他器官的不同疾病。與傳統(tǒng)的手術(shù)或藥物為主的治療策略相比,由于人體細(xì)胞和植入活細(xì)胞之間的不斷接觸,活細(xì)胞可進(jìn)行長期的疾病治療。與傳統(tǒng)療法相比,細(xì)胞治療具有更大的優(yōu)勢,但細(xì)胞治療也面臨著一些瓶頸,如活細(xì)胞的體內(nèi)生存能力,靶向遞送,生物安全,生物相容性,產(chǎn)品配方和儲存方式等問題。


  細(xì)胞遞送是將細(xì)胞遞送到靶部位的重要過程,是克服細(xì)胞治療相關(guān)瓶頸的關(guān)鍵,細(xì)胞必須精確、安全地遞送到靶部位以修復(fù)受損的組織。將細(xì)胞懸液注射到靶組織是目前細(xì)胞治療中常用的細(xì)胞遞送技術(shù)之一。雖然這種方法實(shí)現(xiàn)簡單,但在注射過程中存在細(xì)胞損傷的風(fēng)險,或者由于泄漏而從靶向位置丟失。因此,使用單一的針頭注射系統(tǒng)無法安全有效地將活細(xì)胞遞送到受損組織。另一種技術(shù)是將細(xì)胞與組織工程材料結(jié)合后再植入體內(nèi),組織工程材料參與誘導(dǎo)細(xì)胞增殖和分化。然而,細(xì)胞在組織工程材料中很難維持細(xì)胞活性,且容易由于養(yǎng)分和氧氣供應(yīng)不足而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。


  微納加工技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了微針技術(shù)的出現(xiàn),微針是一種新型的物理促透技術(shù),由多個微米級的細(xì)小針尖以陣列的方式連接在基座上組成。微針的長度、大小和形狀可根據(jù)治療的需求進(jìn)行個體化設(shè)計(jì)。微針能定向穿過角質(zhì)層,產(chǎn)生微米尺寸的機(jī)械通道,將藥物直接置于表皮或上部真皮層,不用通過角質(zhì)層即可參與微循環(huán),發(fā)揮藥理反應(yīng)。微針比傳統(tǒng)的皮下穿刺針創(chuàng)傷小,痛苦少,不易引起瘢痕或感染。


  基于微針的細(xì)胞療法,通過新的作用機(jī)制,可作為一種新的治療策略,治療許多目前無法治愈的疾病。微針可以改善細(xì)胞輸送,侵襲小,便于無痛管理和簡單的處理,是一種有前途的生物醫(yī)學(xué)器械。本綜述聚焦于討論微針介導(dǎo)的細(xì)胞遞送和細(xì)胞取樣的研究前沿,介紹根據(jù)微納結(jié)構(gòu)和材料的不同設(shè)計(jì)和制造多種類型的微針,并總結(jié)其在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的最新進(jìn)展,包括組織修復(fù)(傷口愈合,心臟修復(fù),內(nèi)皮修復(fù))、癌癥治療、糖尿病治療、細(xì)胞監(jiān)測和其他應(yīng)用。最后,本文還討論了微針的臨床使用現(xiàn)狀、與臨床轉(zhuǎn)化相關(guān)的困難以及可能的前景。 


微針介導(dǎo)的細(xì)胞遞送用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用


  華中科技大學(xué)博士生Bricard MbituyimanaManjila Adhikari為該工作共同第一作者。華中科技大學(xué)楊光教授、華中科技大學(xué)石志軍博士、團(tuán)隊(duì)畢業(yè)生黃淮學(xué)院付麗娜博士為該文章的共同通訊作者。華中科技大學(xué)生命學(xué)院為本論文第一單位。


  該工作得到了國家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號 51973076、52373235)和河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目(232102231045)等的支持。


  楊光教授團(tuán)隊(duì)先后在Biomaterials Advances, Applied Materials Today, Journal of Controlled Release等國際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表系列基于微針的生物醫(yī)藥遞送研究的相關(guān)綜述論文:總結(jié)了聚合物微針在癌癥治療中用于增強(qiáng)藥物輸送的潛力 (Biomaterials Advances, 2022);綜述了聚合物基微針復(fù)合材料在增強(qiáng)非透皮給藥方面的應(yīng)用(Applied Materials Today, 2022);也探討了微針介導(dǎo)的藥物遞送在瘢痕預(yù)防和治療方面的優(yōu)勢 (Drug Discovery Today, 2023)。本工作發(fā)表在Journal of Controlled Release上,是楊光教授團(tuán)隊(duì)關(guān)于微針給藥系統(tǒng)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的系列論文的延續(xù),深入探索了基于微針的細(xì)胞遞送和細(xì)胞取樣在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的潛力。


  論文鏈接: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168365923005989

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