医工前沿 | Advanced Materials发文——如何简单高效制备长期经皮给药的抗菌微针？

《医工前沿》是医工学人收集、整理与发布的医工交叉领域前沿研究动态，来源包括Science，Nature，The Lancet，IEEE，Advanced Materials等著名期刊及其子刊、合作刊等。医工交叉前沿动态的发布，有助于工程研究人员和临床医生迅速了解该领域学术前沿研究的最新现状，帮助医工领域研究者及从业者获得研究启发及转化可能。

该研究利用Langmuir – Blodgett (LB)技术，开发了一种简单的方法，可以将各种形状、大小和成分的抗菌纳米颗粒沉积到纳米颗粒上。与传统的浸涂技术相比，该策略具有控制涂层层数、均匀和高覆盖率以及制造过程简单等优点。这为微针提供了一个快速和持久的抗菌效果。研究表明，抗菌MNs在体外和体内都能实现卓越的细菌清除，而不会牺牲有效载荷能力、药物释放或机械强度。这种功能纳米颗粒涂层技术为纳米颗粒功能的扩展提供了一个平台，特别是在长期经皮给药领域。

抗菌纳米颗粒(NPs)包被微针(MNs) 通过LB包被技术在经皮给药中降低微针诱导皮肤感染风险的示意图

LB法制备ZnO NPs包覆MNs及表征，以表面未涂覆的纳米颗粒(未涂覆)和浸涂法处理的纳米颗粒为对照。

(a)商用ZnO纳米粒子的SEM图像及其原理图(插图),比例尺，5 μm。(b) DLS分析的ZnO NPs粒度分布和ZnO NPs分散照片(插图)。(c) ZnO纳米粒子在空气/水界面上的表面压力-面积等温线。(d)在硅片上沉积ZnO NPs的4层LB膜的AFM图像。比例尺，600纳米。(e)未涂覆、LB涂覆和浸渍涂覆MNs的照片, 比例尺，2 mm。(f)纳米颗粒和单针的SEM图像。从上到下:未涂覆、lb涂覆和浸涂的微针。比例尺，300 μm(左列)，60 μm(中、右列)。为了使纳米粒子的涂层可视化，涂层用蓝色标记(右列)。(g)未包覆、LB包覆和浸渍包覆纳米颗粒针状表面的元素映射图和SEM图像。标尺，10 μm。(h) LB包覆MNs(2层和4层)和浸渍包覆MNs中ZnO NPs的包覆含量。(i) LB- NPs涂层针体的SEM横截面图(左)和ZnO NPs涂层的高倍图像。比例尺，100 μm(左)和10 μm(右)。(j) Franz扩散池对LB包覆MNs中锌的累积释放。

LB包被MNs的体外给药行为和细胞毒性。

(a)以布洛芬为模型药物的未包被和LB包被MNs的载药量。(b) Franz扩散池体外释药试验示意图。(c)以布洛芬为模型药物，未包被和LB包被MNs的药物释放谱。(d) CCK-8试验评价未包被和LB包被MNs对L929小鼠成纤维细胞的细胞毒性。(e) L929小鼠成纤维细胞活/死细胞染色。标尺，200 μm。

LB包被纳米颗粒的体外抗菌性能。

(a)自杀菌试验示意图; LB包被和未包被MNs组金黄色葡萄球菌菌落的照片和定量分析。(b)动态摇瓶实验示意图和金黄色葡萄球菌在未包被、浸包被和LB包被组的生长曲线。(c)琼脂扩散试验示意图和未包被组、浸包被组和LB包被组的抑制区照片。

LB包被MNs的体内抗感染评价。

(a)体内抗感染实验示意图，包括微针诱导皮肤感染模型的建立和微针治疗。(b)体内抗感染评价实验时间表示意图。(c)用LB包被MNs、浸渍包被MNs和磷酸盐缓冲盐水处理受感染皮肤的照片。未感染的皮肤作为对照。疤痕条，3 mm。(d)治疗后96小时收集的未感染和感染皮肤的H&E染色的代表性图片。刀痕条，200 μm。

参考文章：

Lu Z, Du S, Li J, Zhang M, Nie H, Zhou X, Li F, Wei X, Wang J, Liu F, He C, Yang G, Gu Z. Langmuir-Blodgett-mediated Formation of Antibacterial Microneedles for Long-Term Transdermal Drug Delivery. Adv Mater. 2023 Jun 29:e2303388. 

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202303388

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