3D打印技術葡萄糖響應型胰高血糖素微針陣列貼片，用于低血糖無創(chuàng)治療

來源：微流控

低血糖是一種常發(fā)生在糖尿病患者的治療過程中的副作用，較輕微時，會出現注意力不集中、出汗、心慌和視力變化等癥狀，可通過攝入碳水化合物解決，嚴重時，則會出現失去知覺、昏迷等癥狀，危及生命。因此，在這些不可預見的低血糖緊急情況下，需要及時補充胰高血糖素。

采用安全、無痛無創(chuàng)的方式進行藥物遞送是解決上訴問題的理想方案。其中，微針陣列貼片是主要的候選方式。微針貼片由具有多功能特性的材料構成，其可以控制藥物擴散動力學，實現按需給藥。

據麥姆斯咨詢報道，近期，來自浙江大學顧臻團隊的研究人員提出了一種結合3D打印技術和模具鑄造技術的新型制造技術，制備了具有葡萄糖響應型胰高血糖素微針陣列貼片。該貼片可以預防胰高血糖素的物理和生物性失活，同時將有毒單體殘留物消除到安全水平。相關研究成果以“Shrinking Fabrication of a Glucose-Responsive Glucagon Microneedle Patch”為題發(fā)表于Advanced Science期刊。

具體而言，研究人員利用模具鑄造工藝首先生成具有確定的形狀和排列的相對較大的初步微針凝膠，然后進行脫水以最終實現尺寸小型化（圖1A）。初始凝膠狀過程可對微針形狀、成型工藝和純化進行輕松控制，而收縮步驟可確保保留小型化微針的形狀細節(jié)和機械強度。為了測量整個收縮制造過程中的結構精度，使用商用3D打印機打印金字塔形微針框架，以復制PDMS模具。擴大到“毫米級”模具只需移液和超聲處理即可快速澆注預冷聚合物溶液。純化后，將凝膠狀微針安裝在透明的聚碳酸酯薄膜上并進行半密封以進行緩慢脫水，直到微針基底與聚碳酸酯薄膜分離。在收縮過程中，由于聚碳酸酯薄膜的穩(wěn)定性，貼片的基部可以減少厚度，同時保持其原始尺寸和形狀。類似地，每個微針尖端之間的中心距離保持不變，但微針尖端本身在水平和垂直方向上收縮以獲得統(tǒng)一的預定義形狀（圖1B，C）。

圖1 葡萄糖響應型胰高血糖素微針陣列貼片制備過程

而胰高血糖素遞送響應于低葡萄糖水平的機制歸因于CPAM/APBA聚合物網絡的凈電荷從陽離子到中性的轉變（圖2A）。當發(fā)生低血糖時，排斥性陽離子基質可以促進胰高血糖素的釋放，隨著血漿葡萄糖的增加，與APBA結合的葡萄糖分子數量的增加會導致更多的負電荷，以促進靜電吸引（圖2B），從而限制過量的胰高血糖素釋放。

圖2 葡萄糖響應型胰高血糖素遞送系統(tǒng)的機制和體外性能表征

此外，研究人員還通過注射胰島素以誘發(fā)胰高血糖素自動釋放實驗，進一步驗證了該貼片的有效性。最后，研究人員驗證了該貼片的長效穩(wěn)定性，通過實驗發(fā)現，在室溫下保存的微針貼片在給藥后顯示出更好的提升血糖效果，并觀察到微針貼片的穩(wěn)定效果至少為4周。

圖3 葡萄糖響應型胰高血糖素微針貼片的保護和保存評價

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202203274