华科大朱锦涛/刘奕静团队通过调控微针内脂质体设计，提高牛皮癣治疗效果

近日，华中科技大学朱锦涛、刘奕静团队在 Advanced Healthcare Materials 期刊发表了题为：Regulating Size and Charge of Liposomes in Microneedles to Enhance Intracellular Drug Delivery Efficiency in Skin for Psoriasis Therapy 的研究论文。

该研究提出了微针给药系统中脂质体的设计原则，评估了微针递送的脂质体大小和表面电荷如何影响银屑病皮肤中药物的细胞递送效率和治疗结果。作者制备了三种不同大小的阴离子脂质体和三种带不同程度正电荷的阳离子脂质体，然后将脂质体装载在微针中进行一系列生物学效应评估（图1）。该研究探讨的微针给药系统中脂质体的设计原则具有提高银屑病治疗效果的潜力，并有助于其成功临床转化。

图1. 脂质体-微针载药体系合成及其应用示意图

首先，该研究制备了三种不同大小的阴离子脂质体（100 nm-lip, 250 nm-lip, 450 nm-lip）和三种带不同程度正电荷的阳离子脂质体（20% DOTAP-lip、40% DOTAP-lip, 60% DOTAP-lip），结果显示成功制备出形态规则、粒径均一的不同尺寸、不同程度正电荷的脂质体（图2）。

图2. 脂质体的粒径、电位、形貌表征

其次，该研究将上述脂质体装载入微针并对其进行表征。结果显示该微针贴片由10×10的微针阵列构成（图3），针体呈金字塔形，高约850 μm。其具有足够的机械强度，刺入皮肤深度达240 μm。

图3. 微针的结构与透皮性能表征

接下来，该研究考察了粒径对模型药物在银屑病小鼠皮肤滞留的影响。结果显示粒径为100 nm的脂质体荧光信号下降最快，表明在皮肤中的滞留时间相对较短。在大多数时间点，粒径为450 nm的脂质体在小鼠皮肤中保持着比其他两组更强的荧光信号。例如，在微针贴敷48 h后，100 nm，250 nm和450 nm脂质体组的荧光信号的滞留率分别为6.35% ，27.11% 和33.20%（图4）。以上结果表明，增加脂质体的粒径可以提高脂质体药物的皮肤滞留时间。

图4. 不同粒径脂质体经微针递送后在炎症性皮肤中滞留时间的考察

同时，该研究还考察了电荷对模型药物在银屑病小鼠皮肤滞留的影响。结果显示脂质体的滞留时间随阳离子磷脂（DOTAP）含量的增加而增加，60% DOTAP-lip的滞留时间最长（图5）。20% DOTAP-lip、40% DOTAP-lip和60% DOTAP-lip在微针递送后108 h 的相对荧光强度分别为0.89%，7.67%和23.16%。以上结果表明，调节脂质体的表面电荷可以延长药物的皮肤滞留时间。

图5. 不同表面电荷脂质体经微针递送后在炎症性皮肤中滞留时间的考察

结合粒径和电荷对体内皮肤滞留的影响，该研究进一步考察了粒径和电荷在炎性皮肤中的细胞递送效率。在本实验中，从发炎的皮肤组织（表皮和真皮）制备单细胞悬浮液用于流式细胞术分析皮肤细胞对药物的利用效率（图6a）。研究发现，对于阴离子脂质体组（图6b），在微针应用后短时间内，小尺寸脂质体的摄取效率最高，表明皮肤细胞更有效地内化较小的脂质体。有趣的是，在微针应用后较晚的时间点，大尺寸脂质体的体内细胞摄取量显著高于小尺寸脂质体，这表明较长的皮肤停留时间增加了脂质体与细胞相互作用的机会，从而提高了药物利用率。对于阳离子脂质体组（图7c），随着正电荷的增强，皮肤细胞对药物的内化效率逐渐增高。这可能是由于阳离子脂质体与带负电荷的细胞膜之间具有更强的亲和力。这些结果说明，通过调节脂质体的尺寸和电荷，可以平衡细胞摄取与皮肤滞留时间的影响，提升药物的皮内细胞递送效率。

图6. 微针递送的不同脂质体制剂在炎症性皮肤中的体内细胞摄取

最后，制备了包覆地塞米松的脂质体作为银屑病治疗的药物，并通过对银屑病样动物模型进行微针透皮给药治疗（图8、9）。结果显示在低药物剂量条件下，使用具有更高皮内药物递送效率的尺寸为200 nm的阳离子脂质体，可增强对银屑病的治疗效果。