微针用于口腔癌治疗的应用
微针已被用于递送多种抗癌药物、光敏剂与免疫治疗药物,凭借优异的皮肤穿透性与联合治疗潜力,成为癌症治疗的重要剂型。5-氟尿嘧啶、多柔比星、紫杉醇及基因治疗药物均可通过微针递送,革新癌症治疗范式。目前已有微针用于皮肤癌治疗的临床试验,如NCT05377905与NCT04928222,聚焦多柔比星治疗皮肤鳞状细胞癌与基底细胞癌。
微针可通过穿透非角化黏膜(舌下或颊侧)将治疗成分直接递送至作用部位,与传统疗法联用可克服其局限,提升生物利用度,规避首过代谢并减少不良反应。微针已用于口腔癌前病变——口腔白斑的治疗,研究显示通过微针递送5-氨基酮戊酸等光动力疗法药物,可实现无创靶向递送,有效控制病变进展。
头颈癌涵盖口咽癌、喉癌及口腔腔体内多种癌症,微针在该领域已得到广泛应用。一项研究开发了递送吲哚菁绿(美国FDA批准的的光热与光动力药物)的溶解型微针,体内近红外荧光成像显示其可提升细胞摄取效率;将该微针应用于FaDu异种移植瘤(下咽鳞状细胞癌)裸鼠模型并联合近红外激光照射,三次给药后6天内肿瘤体积消退率达97%(从600 mm3降至15 mm3),而瘤内注射组则出现显著全身毒性。
微针联合化疗药物的应用亦取得进展。Matta等开发递送5-氟尿嘧啶(5-FU)的溶解型微针,体外透黏膜实验显示48小时累积透过量为135.7±2.25 μg·cm-2,显著高于溶液剂的117.1±11.39 μg·cm-2,对离体猪颊黏膜的5-FU通量提升1.8倍;Wistar大鼠体内实验表明,微针给药后82.7±6.41%的5-FU滞留于颊黏膜,静脉注射组则在给药20分钟后血浆峰浓度达51.7±16 ng·mL-1,证实微针系统可通过局部滞留降低全身毒性。
微针介导的化学动力疗法通过在癌细胞内引发化学反应产生活性氧,诱导细胞凋亡。一项研究设计递送四氧化三铁(Fe3O4)与维生素C的微针贴片:Fe3O4与过氧化氢(H2O2)反应生成自由基,维生素C进入癌细胞后转化为脱氢抗坏血酸,消耗细胞内抗氧化物质谷胱甘肽,促进更多H2O2生成。该微针显示出高抗肿瘤效力,可降低肿瘤体积与细胞迁移能力,器官染色图像证实其生物相容性且无组织损伤。
姜黄素及其类似物具有显著抗癌活性,可抑制调控肿瘤增殖与迁移的信号转导与转录因子,且全身毒性低。其类似物4-芳基姜黄素(AC-17)诱导口腔癌细胞凋亡的效力约为姜黄素的1.8倍,通过阻滞细胞周期S期与G2期、抑制CDK1/CDK2阻断癌细胞复制,且生物相容性良好。一项研究制备透明质酸基微针递送AC-17,体内外实验均证实其有效性:CAL-27细胞异位移植大鼠模型显示,微针可穿透舌组织并在3分钟内释放90%以上的药物,具备高局部效力与低全身毒性。
免疫治疗通过激活机体免疫细胞杀伤肿瘤,免疫检查点抑制剂(ICI)可恢复抗癌T细胞免疫功能。Gilardi团队开发递送抗细胞毒性T淋巴细胞抗原-4(αCTLA-4)的微针贴片,以降低免疫相关不良反应(irAEs)风险。αCTLA-4的作用依赖常规1型树突状细胞(cDC1)进行抗原呈递,进而激活CD8+T细胞杀伤肿瘤细胞。对比局部与全身给药发现,低免疫耐受阈值小鼠经全身给药后出现脾肿大、睑缘炎等irAEs,而微针给药组未观察到此类反应,且在小鼠异种移植瘤模型中实现90%以上的肿瘤消退,证实其在降低免疫检查点抑制剂不良反应方面的优势。
联合治疗通过协同效应提升疗效、降低毒性并克服耐药,成为癌症治疗的重要策略。溶解型微针为联合治疗提供了高效递送载体。一项研究将p53基因与光热剂IR820(吲哚菁绿衍生物)共载于微针:p53为经典抑癌基因,单独给药疗效有限,与IR820联用可产生协同效应。该研究采用5×5透明质酸钠微针阵列,以实现亲水性大分子药物的局部递送;KB细胞移植裸鼠体内实验显示,仅接受p53 DNA/IR820微针贴片联合近红外照射的组别相对肿瘤体积下降40%,证实两者存在显著协同作用。
纳米粒已被广泛用于抗癌药物递送,如Doxil?与DaunoXome?,可通过控释与靶向递送降低全身毒性。顺铂是口腔癌一线化疗药,但全身给药副作用显著,固体脂质纳米粒、纳米结构脂质载体与脂质体等纳米载体可改善其控释、细胞摄取、生物相容性与瘤内滞留特性。微针可直接递送顺铂脂质纳米粒,提升肿瘤生物利用度:研究显示微针递送的脂质包封顺铂纳米粒可使癌细胞凋亡率提升60%,增殖率仅为20%,且全身循环铂含量远低于静脉注射组,在提升抗肿瘤效力的同时降低全身毒性。
瘤内给药是复发性口腔癌术后辅助治疗的首选,传统瘤内注射存在疼痛、药物分布不均、注射量与压力不可控导致的药物渗漏与全身暴露等问题,微针可提供微创安全的替代方案。Yunzhe Ma团队开发包被聚乙二醇化多柔比星(PEGylated DOX)纳米粒的微针贴片,体外3D组织仿体与猪颊黏膜实验显示,该贴片24小时内释放66%的DOX,可实现可控缓释,具备穿透猪颊黏膜的适宜深度,细胞毒性实验证实其可诱导3D组织仿体中细胞死亡;流体渗漏量化实验表明,涂层微针无需流体注射,可实现药物在组织内的均匀可控分布,整体性能优于皮下注射。另一项研究将化疗与光动力疗法协同组合载入双长度微针:达沙替尼作为酪氨酸激酶抑制剂,可诱导缺氧癌细胞死亡;氮杂硼二吡咯(Aza-BODIPY)作为光敏剂,已被证实可通过微针递送抑制口腔鳞状细胞癌。该研究采用微模塑技术制备双层长度微针,短针(390±10 μm)负载光动力药物,长针(780±30 μm)负载化疗药物,确保空间分布合理性;联合给药对MOC2口腔癌细胞的抑制率达82±3.2%,体外透黏膜实验显示化疗药与光敏剂的透皮通量分别提升3.9倍与2.5倍;离体猪黏膜中达沙替尼滞留率达86%,小鼠体内生物利用度为静脉注射组的1.8倍,肿瘤消退体积达9.9±3.5 mm3,显著优于未治疗对照组(约300 mm3)。微针还被用于递送HPV疫苗,通过靶向真皮抗原呈递细胞与朗格汉斯细胞诱导更强免疫应答。另有研究将锰掺杂碳点载入透明质酸基微针,用于口腔癌光动力与化学动力联合治疗:锰碳点(Mn-CDs)在肿瘤弱酸性环境中通过类芬顿反应与H2O2反应生成自由基,联合635 nm激光照射可加速自由基生成,提升单线态氧量子产率,同时消耗谷胱甘肽(GSH)打破氧化还原平衡,诱导86.14%的癌细胞凋亡;异位小鼠模型显示其肿瘤生长抑制率达95.5%。
微针还可用于癌症诊断。光学相干断层扫描(OCT)需金纳米粒增强深层组织平均光散射强度以检测口腔癌,一项研究制备聚乙二醇化金纳米粒并通过微针递送,可提升金纳米粒递送效率,使异型增生组织OCT信号提升33%、正常组织提升20%,且金纳米粒用量仅为既往研究的1/200,为早期癌症检测提供了高效安全的OCT增强方法。