可溶性微针在皮肤美容中的研究与应用.pdf

http:/专家笔谈Aug.2023,Vol.40,No.4Dermatology Bulletin皮肤科学通报2023年8 月第40 卷第4期可溶性微针在皮肤美容中的研究与应用阿燕哈山，刘妍，聂文佳，张心悦，李延摘要近年来微针作为一种高效的经皮给药方式发展迅速。微针种类包括固体微针、中空微针、可溶性微针（dissolvingmicro needles，D M N）、涂层微针。其中可溶性微针由于制备过程简单、成本低、载药量大、生物相容性好、使用方便、不产生针尖废弃物等诸多优点而备受关注。本文从皮肤光老化（皱纹、色斑）、脱发、瘢痕、痤疮、色素沉着等多种皮肤美容问题入手，重点介绍DMN在皮肤美容领域中的应用与研究进展，总结出DMN经皮给药系统可显著提高药物利用率的同时，做到精准、安全、稳定给药，并探讨其目前存在的问题并展望未来研究方向，为进一步在皮肤美容领域开发、广泛应用提供参考。关键词可溶性微针；经皮给药；皮肤美容；面部年轻化中图分类号R 751.05文献标识码A文章编号2096-4382(2023)04-042406Application and Research of Dissolving Microneedles inCosmetic DermatologyAYAN Hashan,LIU Yan,NIE Wenjia,ZHANG Xinyue,LI Yan(Department of Dermatology,Union Hospital,Tongji Medical College,Huazhong University ofScience Technology,Hubei 430022,China)Corresponding authorLI Yan,E-mail:littleagong AbstractIn recent years,microneedles have developed rapidly as an efficient method oftransdermal drug delivery.Microneedles include solid microneedle,hollow microneedle,dissolving Microneedles(DMN)and coated microneedle.Dissolving microneedleshas drawn much attention due to its positive attributes that make it an ideal delivery基金项目国家自然科学基金项目（8 2 0 7 18 44）作者单位华中科技大学同济医学院附属协和医院皮肤科，湖北武汉430 0 2 2通信作者李延,E-mail:http:/OIXOXZ：42 5：皮肤科学通报2 0 2 3年8 月第40 卷第4期system,including simple methods of fabrication,low cost,superior drug loading,excellent biocompatibility,easy to use,no needle waste,etc.Starting with all kindsof skin cosmetic problems,such as skin photoaging(wrinkles,spots),hair loss,scar,acne,pigmentation,this review presents the recent developments and trends ofdissolving microneedles as well as potential future directions in cosmetic dermatology.Itis concluded that DMN transdermal delivery of therapeutic compounds cansignificantly improve the drug utilization rate and achieve accurate,safe and stabledrug delivery.The disadvantages of dissolving microneedles as well as the futureresearch direction are discussed for the widespread development and adoption incosmetic dermatology.Key words Dissolving microneedles;Transdermal drug delivery;Cosmetic dermatology;Facial skinrejuvenation经皮给药系统是继口服、注射之后的第三大给药系统,具有患者依从性好、持续给药、避免胃肠刺激和肝脏首过效应等优势。而皮肤作为人体最大的器官，有防止机体水分散失、免受外来伤害的重要屏障作用。其中皮肤的最外层为致密角质层，是经皮给药系统最主要的屏障，阻碍了药物的有效递送，微针的诞生在不损伤表皮的前提下实现了突破角质层递送药物的目标。1微针历史微针是长度为2 5 2 0 0 m的针状结构2 1976年，Gerstel首次提出微针经皮递送药物的概念，以克服传统经皮给药的局限性。19 9 8 年，Henry发表了首篇微针技术递送药物的研究。微针透皮给药是由数枚至数百枚细小微针组成的阵列，通过刺穿皮肤上角质层产生允许药物分子甚至药物颗粒直接传人皮下的微米级通道实现药物输送。由于微针给药不易刺激神经末梢，不会或较少产生疼痛感；与传统的皮下、皮内、肌肉给药相比，微针给药可以提高患者依从性，减轻医护人员负担，提高给药的安全性和有效性。DMN由水溶性材料制备而成,将药物分散于针体中，使用时微针根据“戳和释放”原理进行给药，即给药时微针插人皮肤，针体与皮肤间质液接触后溶解，使得药物在局部释放。与其他类型的微针相比，具有制备工艺简单、交叉感染风险低、无尖锐废弃物残留等优势，并解决了硅、玻璃等微针针头断裂滞留于皮肤内难以处理的问题,且在一定程度上提高了微针的载药量，扩大了应用范围。同时，根据治疗需求不同选择不同的制备材料、针体形状及装载药物，可制备出快速释放、控释、缓释以及刺激响应释放药物等新型可溶性微针。2可溶性微针在皮肤美容领域的研究2.1面部年轻化中的应用随着年龄的增长，皮肤老化是不可避免的，主要表现为肤色、肤质和皮肤弹性的改变，如：皮肤粗糙、皱纹、弹性下降、色斑和色素沉着等。皮肤老化受多种因素影响，包括遗传因素、环境、紫外线辐射等。由日光照射引起的老化，又称为光老化，是指由于紫外线诱导的DNA损伤和反应性氧化物（ROS）的产生导致炎症，出现表皮和真皮中胶原和弹性蛋白的分解，可通过有效的手段防治。2.1.1微针抗衰除皱大量研究已证实DMN具有逆转光老化、抗衰除皱的功效。其作用机制包括以下几个方面：微针穿透角质层后，表皮和真皮上层的细胞被微针刺激激活,加快局部血液循环和细胞的新陈代谢，同时也可促进局部原有胶原蛋白的重排，诱导新的胶原蛋白和弹性蛋白生成；微针增加了有效抗皱活性成份（如活性肽类或疏水成份）的透皮吸收，大大提高了疗效；微针配方成份补充重要的细胞外基质（如透明质酸），可改善皱纹、皮肤老化。在一个包含30 例健康受试者的随机、双盲、安慰剂自身对照研究中3,研究者使用负载复合多肽的可溶性微针（CP-DMNS）以及空白微针分别对面部不同区域的皱纹（额纹、眉间纹、眼尾纹、眼下细http:/XX426皮肤科学通报2 0 2 3年8 月第40 卷第4期纹、鼻唇皱纹）进行为期8 4d治疗，并进行定期随访及疗效评估。该微针以透明质酸和聚乙烯吡咯烷酮作为基质材料，负载低聚肽、乙酰基六肽和棕榈酰五肽三种多肽作为有效成分。研究结果表明使用CP-DMNS84d后，受试者5个不同区域的面部皱纹都得到了不同程度的改善,与安慰剂组相比,试验组明显改善了分布在眼角、眼下和鼻唇皱纹的深层次皱纹。试验期间无任何不良反应或皮肤过敏事件（泛红、干燥、灼热、刺痛或瘙痒反应）,这表明CP-DMNS具有良好的耐受性，证实了CP-DMNS不仅可以有效改善皱纹，同时也具备较高的安全性。除微针装载的活性物质具有抗衰作用以外，透明质酸对皱纹的治疗作用也得到了证实。透明质酸是细胞外基质的内源性成分，因具有良好的生物相容性和非免疫原性而多用做可溶性微针的基质成分4Jang等5 对2 3例女性眼部皱纹患者进行为期12周的随机、双盲、自身对照临床疗效和安全性研究，主要方法为将装载不同分子量透明质酸的腺苷可溶性微针分别用于治疗同一患者两侧眼尾周围，在治疗的不同阶段定期评估眼部皮肤皱纹、真皮密度和皮肤弹性。结果发现无论是高分子量透明质酸DMN（A D-H M N）还是低分子量透明质酸DMN（A D-LMN)在皮肤皱纹、真皮密度和皮肤弹性方面都有改善，在试验期间，两组均未观察到不良反应。但研究发现不同分子量的透明质酸对于皱纹疗效不同，AD-HMN贴剂对最大皱纹平均深度、最大皱纹最大深度、真皮密度、皮肤弹性的影响均优于AD-LMN贴剂，即分子量越大，除皱效果越好，这对于之后可溶性微针的基质成分选择有一定的指导作用2.1.22微针美白美白类化妆品是指有助于减轻或减缓皮肤色素沉着，达到均匀肤色、皮肤增白效果的一类化妆品，美白类化妆品一直在亚洲地区备受关注。目前认为影响肤色的因素主要包括：黑素的代谢，包括黑素的合成、转移、降解；皮肤微循环障碍，导致肤色嗨暗；皮肤屏障受损，角质层变薄或经皮失水量增加导致皮肤暗沉；氧自由基的堆积可促进黑素生成，加速皮肤老化；局部炎症反应后可留有炎症后色沉，导致肤色不均6 。微针美白不仅可以通过经皮输送具有美白功效的成分起到肤色增白的作用，还可以通过微针针头对皮肤的机械作用促进局部微循环，加速细胞代谢产物及有害物质的代谢，减缓皮肤老化、改善肤色暗沉。黑素的合成需要L-酪氨酸在含或不含半胱氨酸的环境中发生一系列酶促反应氧化生成真黑素和褐黑素。表皮内黑素含量增多,便可表现为肤色嗨暗、不均等。常用的美白成分包括：熊果苷及其衍生物、维生素C及其衍生物、低聚原花青素、烟酰、胺果酸、维A酸等7 。为了研究多种美白成分联合负载的可溶性微针的有效性与安全性,Park等8 1研制了一种新型美白微针贴片，基质由透明质酸和乳糖构成，负载的有效成分包括：褪黑素、熊果苷、烟酰胺和氨甲环酸。褪黑素及其代谢物、熊果苷均可通过抑制酪氨酸酶活性抑制黑素形成；烟酰胺可改善屏障功能,缓解面部光老化，如纹理、毛孔大小和色素沉着斑，且对面部皮肤的耐受性非常好，不易出现不良反应；氨甲环酸通过干扰黑素细胞和角质形成细胞之间的相互作用来抑制黑色素合成。研究中的34例韩国女性,在两侧脸颊上分别使用美白微针贴片和外用相同成分的美白精华液作为对照，并在使用前以及使用后2、4和8 周利用皮肤色度计评估肤色亮度，皮肤分光光度计测量皮肤黑色素含量指数（melaninindex，M I），并进行初级皮肤刺激测试和重复刺激贴片测试。结果发现两组的平均皮肤亮度和MI在使用后4周和8周均有改善（P0.05）。治疗8 周后美白贴剂组的疗效优于美白精华液组（P0.05）。在试验期间，未观察到瘙痒、刺痛、红斑或肿胀等不良反应。证实了复合美白微针贴片不仅具有有效性，疗效明显优于外用美白精华液，还具有良好的组织相容性，不失为一种大有前景的功能性美容产品4-正丁基间苯二酚是一种间苯二酚衍生物，作为皮肤美白类功能性化妆品的主要成分应用广泛。Kim等9 为探究其作为微针装载成分的美白功效及安全性，制备了以5.55%的4-正丁基间苯二酚作为有效成分，蒸馏水和透明质酸作为其骨架，以及1，3-丁二醇用于增强活性化合物的水溶性的可溶性微针。刺激实验结果提示只有个别受试者出现不良反应（轻度红斑），在致敏实验中，所有受试者均未出现过敏反应，表明该微针贴片虽可引起局部皮肤刺激性反应，但发生率较低,因此可认为是安全性较好的化妆品。微针贴片的美白效果可通过MI和ITAhttp:/.427皮肤科学通报2 0 2 3年8 月第40 卷第4期值（用于确定紫外线辐射暴露程度的工具）来评价。在随机、双盲、安慰剂对照研究中,4-正丁基间苯二酚DMN贴片的有效性是空白微针的两倍以上。此外，比较使用频率间隔3d与4d的MI测试结果，发现间隔3d的治疗更为有效。因此可得出该美白微针的皮肤美白效果随贴敷频率的增加而提高。该临床试验证实，DMN贴剂通过靶向黑素细胞以达到皮肤脱色效果同时具备有效性和安全性。由此可见，可溶性微针技术在皮肤美白祛斑除皱等面部年轻化方面具有优异的安全性和有效性，表现出比局部涂抹更好的疗效,具有广阔的应用前景。应当指出,DMN使用方便，能负载大量的、不同功效的有效成分，但各个成分间是否存在相互作用以及其稳定性还需要大量的动物和临床研究来探究，以推动其更快进人市场。2.2脱发治疗中的应用脱发是指由于遗传因素、年龄增长、免疫异常、精神压力过大或应激、内分泌失调、药物、自身免疫等各种原因导致的头皮局部毛发过度或异常脱落 10 目前可溶性微针治疗脱发仍处于动物试验阶段，暂无相关临床研究。Fakhraei等 1 使用一种涂有丙戊酸可溶微针进行小鼠试验，相较于外用丙戊酸，微针治疗增强透皮吸收，提高了疗效，在分子水平上进一步上调Wnt/-catenin通路及相关毛囊干细胞因子角蛋白15和CD34表达，促进毛发再生长。米诺地尔（minoxidil，M X D）通常用于局部治疗脱发，但其低吸收率限制了广泛使用。Yin等 12 使用负载可生物降解MXD微球的水溶性微针贴片，用于治疗AGA小鼠。当微针贴片刺穿小鼠皮肤时，DMN迅速溶解并将MXD包裹的聚乳酸-乙醇酸(PLGA）微球送人皮肤，随后作为药物储存库，可持续释放治疗药物超过2 周，达到长效缓释的目的。同时微针的局部机械刺激，也有助于毛发再生。这种长效缓释微针贴片药量较普通微针少，减少了给药次数，不仅方便易操作，提高患者的依从性，也降低了药物副作用。Kin等 13 利用载MXD的透明质酸可溶性微针（M X D+H A-M N）治疗化疗诱导脱发小鼠，发现无论是外用MXD还是MXD+HA-MN均可增加了脱发小鼠的毛发密度、毛囊长度和真皮厚度，尽管MXD+HA-MN组的MXD量仅为外用MXD组的10%，两组对于毛发生长的效果却相似，可见DMN介导的经皮给药系统，有效提高了药物的利用度,在保证疗效的前提下降低药物用量。此外在体外毛乳头细胞实验中，作者发现HA可以通过增加细胞间黏附和减少细胞底物促进控制毛囊发育的毛乳头HDP细胞的增殖、迁移和聚集。这些作用是通过分化簇（C D）-44和丝氨酸苏氨酸激酶（AKT）的磷酸化来实现的。因此证明了HA和MXD在治疗脱发方面的协同作用。这一类可溶微针为治疗脱发疾病的研发提供了新思路，但由于相关研究较少，且暂无相关临床研究,其临床治疗中的有效性和安全性还需要进一步大样本研究进行评估。2.3瘢痕治疗及预防中的应用在皮肤创伤愈合过程中，成纤维细胞过度增殖，细胞外基质中胶原过度沉积会导致病理性瘢痕的产生。瘢痕形成后局部皮损可有疼痛、瘙痒等不适，瘢痕挛缩可导致畸形、功能障碍，同时对于患者美观、心理也有极大负面影响 4研究发现分泌型酸性半胱氨酸蛋白（SPARC）通过调节成纤维细胞的功能参与伤口纤维化，创伤后SPARC基因表达的减少可能有助于创面胶原合成的下游减少，从而防止瘢痕的形成 15。Fakhraei等 1利用装载SPARCSIRNA以及4-羟基苯乙胺明胶纳米微粒（GTN-TYR）的透明质酸可溶性微针用于体外人真皮成纤维细胞，发现可以显著降低SPARC基因的表达，且无明显细胞毒性作用，同时使用小鼠伤口模型的进一步研究表明，该微针贴片可以减少伤口愈合过程中胶原的产生，而不会引发免疫反应。装载SISPARC/GTN-TYR的透明质酸可溶性微针通过沉默细胞SPARC蛋白实现胶原有效减少，从而有望减少瘢痕的形成,为今后提供一种有效的经皮抗瘢痕治疗。对于已经形成的病理性瘢痕,皮损内注射曲安奈德作为一线治疗广泛在临床中应用 16 ，但局部注射有毛细血管扩张、皮肤萎缩、色素变化和皮肤坏死http:/.428皮肤科学通报2 0 2 3年8 月第40 卷第4期等多种副作用，同时局部注射引起的疼痛以及治疗结束后的高复发率都影响着患者的依从性。负载曲安奈德的可溶性微针可以有效地降低注射时引起的疼痛，提高患者的依从性。Disphanurat等 17 招募20例患者（增生性瘢痕、瘢痕疙瘩患者各10 例）,将患者皮损分为两部分，分别应用载曲安奈德DMN贴片与非药物DMN贴片治疗，通过自身对照比较两种贴片对病理性瘢痕的疗效与安全性，发现载曲安奈德DMN贴片治疗后患者瘢痕体积较非药物贴片治疗的有明显缩小，证明了载曲安奈德DMN贴片的有效性,但在统计学上并未发现两组间疗效有明显差异，考虑可能是由于样本量少导致。研究中有12 例患者治疗后局部有轻微红斑不伴瘙痒，可自行缓解。负载曲安奈德的可溶性微针治疗相较于传统皮损内注射治疗有明显优势，微针治疗无痛、使用方便的特点可极大提高患者依从性，但研究中未进行微针治疗与皮损内注射的疗效比较，且随访时间短，复发情况难以明确，还需要更多大样本量、长期随访的相关临床试验证实其有效性。2.4痤疮及并发症治疗中应用痤疮好发于青春期，是主要累及面部毛囊皮脂腺的慢性炎症性疾病。痤疮并发症包括痤疮瘢痕、炎症后色沉等，极大地影响患者美观，是一种毁损性疾病。DMN可通过局部机械刺激达到刺激胶原重生的作用 18 ，同时装载抗痤疮药物的微针可以治疗痤疮，减轻炎症的同时还能起到预防炎症后色素沉着的作用。Tai等 19 进行了一项包括30 例痤疮患者为期28d的临床试验。该研究使用装载0.0 0 2%的皮傲宁（pionin，一种具有抗菌活性的祛痘抗炎剂）、3%的水杨酸、2%的积雪草苷和透明质酸的抗痘可溶性微针（AA-DMN），使用皮肤黑色素和血红蛋白测试探头测量皮肤色素沉着，皮肤快速光学成像系统测量痤疮体积。结果提示使用3d后痤疮体积减少12.34%，连续使用7 d后进一步减少10.0 1%。治疗结束后,皮肤黑色素、血红素均有不同程度的下降,所有参与者均未观察到不良反应。证明了AA-DMN贴片具有改善皮肤色素沉着、减少痤疮体积的良好效果。但DMN贴片治疗疮相关研究仍较少,且都存在着样本量少、缺乏对照、随访时间短等问题，若要符合上市标准，则要求更多大样本、对照严谨、随访时间长及评估指标更客观的临床试验，才能将微针技术发展为未来治疗痤疮的常用方法之一。3小结可溶性微针的经皮给药机制可概括为：当微针作用于皮肤后使皮肤表面产生许多小孔道，这些微损伤可促进组织释放多种生长因子，促进胶原蛋白、弹性蛋白的生成 2 0 ；微针穿透皮肤后针体在局部自行溶解后药物得以释放，提高了药物吸收的精准率；针体完全降解结束后孔道不久就会恢复，不破坏皮肤的屏障功能；针体微小，可避免与神经末梢接触而使疼痛达到最小乃至无痛。DMN针头可溶解于皮肤内，有效避免了针尖在皮肤内断裂的潜在风险、提高药物利用率、防止药物浪费，基质由生物相容性好的材料制成，不良反应少等。然而,现阶段的可溶性微针制备过程中残留的有机溶剂可能会导致患者给药部位的不适；且微针体积微小，导致载药量有限，可能无法达到外用药物浓度要求 2 1；微针的运输及保存过程中可能由于外界因素影响出现负载药物活性改变，导致疗效降低；同时为提高疗效而负载多种成分的微针也需要明确各个有效成分之间是否存在干扰。可溶性微针经皮给药系统作为近年来备受关注的新型给药方式，目前仍缺乏大量动物试验、临床研究证实其有效性与安全性，微针载药量及最佳疗效也有待探究参考文献1】李锐婷，李丽云，孙文强，等.可溶性微针的研究进展J.药学进展,2 0 2 1,45(6):46 0-46 6.2 Sartawi Z,Blackshields C,Faisal W.Dissolving microneedles:Applications and growing therapeutic potential J.J ControlRelease,2022,348:186-205.3 Xing M,Liu H,Meng F,et al.Design and evaluation of complexpolypeptide-loaded dissolving microneedles for improving facialwrinkles in different areasJ.Polymers(Basel),2022,14(21):4475.4 Lv H,Gao N,Zhou Q,et al.Collagen-based dissolvingmicroneedles with flexible pedestals:a transdermal delivery systemfor both anti-aging and skin diseases J.Adv Healthc Mater,2023,7:e2203295.http:/2023-06-15修回日期2023-05-10收稿日期：42 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