抗(kang)凝藥(yao)物重組(zu)水蛭(zhi)素(su)新型微(wei)創無痛遞(di)藥(yao)系統的設計(ji)制備(bei)

抗(kang)凝治(zhi)療通常被(bei)用(yong)作(zuo)心腦血(xue)管(guan)疾病治(zhi)療的首。選策略(lve)，且(qie)此(ci)類患(huan)者(zhe)大(da)多需要長期(qi)甚至(zhi)終身服用(yong)抗(kang)凝藥(yao)物。直(zhi)接口(kou)服抗(kang)凝劑(ji)有(you)導致胃腸(chang)道出血(xue)的風險(xian)，尤(you)其(qi)是對(dui)於(yu)有(you)胃腸(chang)道疾病如(ru)胃腸(chang)道潰(kui)瘍的患者(zhe)，這(zhe)種(zhong)出(chu)血(xue)是(shi)致(zhi)命(ming)的。皮下(xia)或靜(jing)脈(mai)註射給(gei)藥(yao)或可規(gui)避胃腸(chang)道出血(xue)的風險(xian)，但是註射給(gei)藥(yao)需專業人員(yuan)輔助，這(zhe)對(dui)長期(qi)用(yong)藥(yao)的患者(zhe)而言極(ji)其(qi)不便(bian)，註射引起(qi)的疼痛(tong)亦會(hui)導致患(huan)者(zhe)用(yong)藥(yao)依從性(xing)較差(cha)。此(ci)外，皮下註射抗(kang)凝劑(ji)還(hai)會(hui)導致皮(pi)下(xia)出血(xue)淤(yu)青(qing)，增加(jia)感(gan)染風險(xian)，給(gei)抗(kang)凝藥(yao)物臨(lin)床(chuang)應(ying)用(yong)帶來(lai)了(le)極(ji)大(da)的不便(bian)。透皮(pi)給(gei)藥(yao)作(zuo)為壹(yi)種(zhong)前瞻性給(gei)藥(yao)策略，可(ke)以(yi)補充(chong)註射和口(kou)服給(gei)藥(yao)的局限(xian)性(xing) (圖(tu)1)。

圖(tu)1. 臨(lin)床(chuang)抗(kang)凝藥(yao)物給(gei)藥(yao)方式及(ji)不(bu)良反(fan)應(ying)

微針(zhen) (Microneedle，MN) 作(zuo)為微(wei)米(mi)級(ji)的微創(chuang)設備(bei)，可通過破(po)壞皮膚(fu)最(zui)外層角質層(ceng)產(chan)生短(duan)暫(zan)的疏水性毛(mao)孔，將治(zhi)療藥(yao)物輸(shu)送(song)至(zhi)表皮中(zhong)，被(bei)認(ren)為是(shi)最(zui)有(you)前途的透皮(pi)給(gei)藥(yao)系統之(zhi)壹(yi)。目(mu)前，微針(zhen)的制備(bei)主要通過微(wei)模(mo)型澆鑄(zhu)法，但是用(yong)於微模(mo)型制備(bei)的方法(fa)大(da)多局限(xian)於(yu)光(guang)刻(ke)或者(zhe)化學蝕刻(ke)，工藝復雜、周(zhou)期(qi)長且(qie)成本(ben)高(gao)，限制了(le)微針(zhen)的多樣(yang)性和個(ge)性(xing)化(hua)發展。高精度(du) 3D 打(da)印(yin)是(shi)近年(nian)來(lai)新興(xing)的壹種(zhong)微(wei)模型制備(bei)方法(fa)，由(you)於該法(fa)簡(jian)單(dan)高效且成(cheng)本(ben)相對較(jiao)低(di)，已廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)於生物(wu)醫藥(yao)的各(ge)領域，為微針(zhen)陣列(lie)模型(xing)的設計(ji)制備(bei)提(ti)供了(le)新的選擇。

圖(tu)2.微針(zhen)陣列(lie)模型(xing)的設計(ji)與(yu)打(da)印(yin) A. 1#微(wei)針(zhen)陣列(lie)模型(xing)的計算(suan)機模(mo)擬(ni)(左(zuo))、打(da)印(yin)預覽(中(zhong))及(ji)3D 打(da)印(yin)微(wei)針(zhen)的長度(du)(右)；B.2#微(wei)針(zhen)陣列(lie)模型(xing)的計算(suan)機模(mo)擬(ni)(左(zuo))、打(da)印(yin)預覽(中(zhong))及(ji)3D 打(da)印(yin)微(wei)針(zhen)的長度(du)(右)；C.設(she)計(ji)模(mo)型和打(da)印(yin)模(mo)型對比

近(jin)期(qi)，復旦大(da)學代謝(xie)分(fen)子醫(yi)學(xue)教(jiao)育(yu)部重點(dian)實(shi)驗室於(yu)敏(min)教(jiao)授團隊聯(lian)合(he)復旦大(da)學藥(yao)學院(yuan)沈騰老師提(ti)出了(le)壹種(zhong)基(ji)於 3D 打(da)印(yin)技(ji)術(shu)的微模(mo)型制備(bei)方法(fa)。該團(tuan)隊(dui)利(li)用(yong)新型超(chao)高(gao)精(jing)度(du) 3D 打(da)印(yin)技(ji)術(shu) (nano Arch P140，摩方精密) 實(shi)現(xian)了(le)個(ge)性(xing)化(hua)設(she)計的微針(zhen)陣列(lie)模型(xing)的制備(bei)，並(bing)通過開發壹條新的模型(xing)復刻工(gong)藝成(cheng)功(gong)制備(bei)了(le)基(ji)於 3D 打(da)印(yin)模(mo)型的微針(zhen)模(mo)具，最(zui)終(zhong)制備(bei)了(le) r-hirudin 新型微(wei)創無痛遞(di)藥(yao)系統。該方(fang)法(fa)成(cheng)功解決(jue)了(le)以光(guang)敏(min)樹脂為打(da)印(yin)材(cai)料(liao)的微針(zhen)陣列(lie)表面 PDMS 無法(fa)固化導致的模型(xing)翻(fan)制問(wen)題，同時進壹步(bu)拓展(zhan)了(le) 3D 打(da)印(yin)在(zai)微針(zhen)陣列(lie)設計(ji)制備(bei)領域的應(ying)用(yong)。利(li)用(yong)高精度(du) 3D 打(da)印(yin)制備(bei)的微針(zhen)陣列(lie)擁有(you)較(jiao)高的分(fen)辨率(lv)，打(da)印(yin)的微針(zhen)形貌(mao)特征保留(liu)完(wan)整(zheng)、尺寸均(jun)壹(yi)，為載(zai)藥(yao)微針(zhen)的定性(xing)與(yu)定(ding)量分(fen)析(xi)奠定了(le)基(ji)礎。相關成果(guo)以“Design and fabrication of r-hirudin loaded dissolving microneedle patch for minimally invasive and long-term treatment of thromboembolic disease" 為題發表在《Asian Journal of Pharmaceutical Sciences》期(qi)刊上(shang)。

圖(tu)3.微針(zhen)模(mo)具及 3DMN 制備(bei)流程(cheng)圖(tu)

由(you)於以光(guang)敏(min)樹脂為打(da)印(yin)材(cai)料(liao)的微針(zhen)陣列(lie)模型(xing)在用(yong) PDMS 進行模(mo)型翻(fan)制時在(zai)接觸(chu)表面 PDMS 無法(fa)固化，所(suo)以(yi)選擇明膠作(zuo)為中(zhong)間(jian)過(guo)渡(du)材(cai)料(liao)替(ti)代直(zhi)接使(shi)用(yong) PDMS 進行微(wei)針(zhen)模(mo)具制備(bei)，開發壹條新的模型(xing)制備(bei)工藝(yi)(圖(tu) 3)，並(bing)通過該路(lu)線成(cheng)功(gong)制備(bei)了(le)微針(zhen)制備(bei)模具(ju)。將該模(mo)具(ju)應(ying)用(yong)於r-hirudin 遞藥(yao)系統的制備(bei)，通過連(lian)續的微模(mo)型澆鑄(zhu)並(bing)輔以(yi)恒(heng)溫真(zhen)空制備(bei)r-hirudin 荷(he)載的 3DMN。對 3DMN 進(jin)行表征分(fen)析(xi)並(bing)在實(shi)驗動物(wu)體(ti)內進行微(wei)針(zhen)給(gei)藥(yao)的藥(yao)效學與(yu)藥(yao)物代謝(xie)動(dong)力學分(fen)析(xi)，結果(guo)顯(xian)示(shi) 3DMN 給(gei)藥(yao)可以實(shi)現(xian)快(kuai)速的透皮(pi)藥(yao)物遞送(song)，血(xue)藥(yao)濃度在(zai)給(gei)藥(yao)後 0.5 h 達(da)到峰(feng)值 (圖(tu) 4D-F)，血(xue)液的凝固時間在 3DMN 給(gei)藥(yao)後顯(xian)著(zhu)延(yan)長 (圖(tu) 4A-C)。對 3DMN 給(gei)藥(yao)的生物(wu)利(li)用(yong)度(BA) 進行(xing)分(fen)析(xi)，發現(xian) 3DMN 給(gei)藥(yao)相對於(yu)皮(pi)下註射給(gei)藥(yao)的BA可達(da)50% (圖(tu) 4G-F)。該結(jie)果(guo)初(chu)步(bu)驗證了(le)基(ji)於高(gao)精(jing)度(du) 3D 打(da)印(yin)的微針(zhen)陣列(lie)模型(xing)制備(bei)的 3DMN 在介導透皮(pi) r-hirudin 遞(di)送(song)中(zhong)的可行(xing)性。

圖(tu)4. 3DMN 介導的r-hirudin 透皮(pi)遞(di)送(song)的體(ti)內藥(yao)效學與(yu)藥(yao)物代謝(xie)動(dong)力學研(yan)究 A-C. 血(xue)液凝固時間隨給(gei)藥(yao)時間的變化；D-F. 血(xue)清(qing) r-hirudin 濃(nong)度(du)隨時(shi)間(jian)變化曲(qu)線；F. 不(bu)同給(gei)藥(yao)方式血(xue)清(qing)藥(yao)物濃度(du)隨(sui)時間變化曲(qu)線 G. 不(bu)同給(gei)藥(yao)方式血(xue)清(qing)藥(yao)物濃度(du)參(can)數(shu)

進(jin)壹步(bu)研究 3DMN 在(zai)血(xue)栓(shuan)性(xing)疾病防(fang)治(zhi)中(zhong)的應(ying)用(yong)，分(fen)別構(gou)建(jian)腎上(shang)腺素(su)/Ⅰ型(xing)膠原(yuan)混(hun)合(he)物尾靜脈註射誘(you)導的急性肺(fei)栓(shuan)塞動(dong)物模型(xing)和三(san)氯(lv)化(hua)鐵損(sun)傷(shang)誘(you)導的腸(chang)系膜微(wei)動(dong)脈血(xue)栓(shuan)動(dong)物(wu)模型，將載藥(yao) 3DMN 用(yong)於動靜(jing)脈血(xue)栓(shuan)的預防性(xing)治(zhi)療，研究發現(xian)

3DMN 介導的r-hirudin 用(yong)藥(yao)可以顯(xian)著(zhu)抑(yi)制急性肺(fei)栓(shuan)塞模(mo)型小(xiao)鼠(shu)肺(fei)部血(xue)管(guan)栓塞的形成(cheng) (圖(tu) 5C-D)，提(ti)高小(xiao)鼠(shu)的存(cun)活(huo)率 (圖(tu) 5A-B)。此(ci)外還(hai)觀(guan)察(cha)到，3DMN 介導的 r-hirudin 用(yong)藥(yao)同樣可以顯(xian)著(zhu)三氯(lv)化鐵損(sun)傷(shang)誘(you)導的腸(chang)系膜動(dong)脈(mai)血(xue)栓(shuan)的形成(cheng)，降(jiang)低血(xue)栓(shuan)發生率 (圖(tu) 6)。以上(shang)結(jie)果(guo)進(jin)壹(yi)步(bu)說明 3DMN 可用(yong)於動靜(jing)脈血(xue)栓(shuan)的預防性(xing)用(yong)藥(yao)，而高精度 3D 打(da)印(yin)技(ji)術(shu)的出現(xian)不僅(jin)豐(feng)富(fu)了(le)微針(zhen)多(duo)樣性，也(ye)為未(wei)來(lai)臨(lin)床(chuang)用(yong)藥(yao)個(ge)體(ti)微針(zhen)量身定制提(ti)供了(le)基(ji)礎，具(ju)有(you)極(ji)大(da)的經(jing)濟(ji)效益與(yu)社(she)會(hui)效益。

圖(tu)5. 3DMN 在預防急性肺(fei)栓(shuan)塞中(zhong)的應(ying)用(yong)A-B. 3DMN 給(gei)藥(yao)對急性肺(fei)栓(shuan)塞小(xiao)鼠(shu)生(sheng)存(cun)率(lv)的影響；C. 小(xiao)鼠(shu)肺(fei)部組(zu)織石蠟切(qie)片(pian) HE 染色；D. 小(xiao)鼠(shu)肺(fei)部 CT 掃(sao)描(miao)圖(tu)

圖(tu) 6. 3DMN 在預防腸(chang)系膜微(wei)動(dong)脈血(xue)栓(shuan)中(zhong)的應(ying)用(yong) A. 血(xue)小(xiao)板在(zai)血(xue)管(guan)損(sun)傷(shang)部位(wei)聚(ju)集的體(ti)內成像；B. 血(xue)栓(shuan)形成(cheng)率(lv)的統計(ji)分(fen)析(xi)圖(tu)；C. 血(xue)栓(shuan)形成(cheng)長度(du)統計(ji)分(fen)析(xi)圖(tu)