可变长度聚合物微针递送依布硒啉治疗孢子丝菌病的研究

《AAPS PharmSciTech》：Development of Polymeric Microneedles with Variable Lengths for Delivery of Ebselen in Sporotrichosis

孢子丝菌病（sporotrichosis）是一种皮下真菌病，因与猫科动物相关的兽疫传播增加而具有公共卫生意义。依布硒啉（Ebselen, EB）是一种水溶性差的有机硒化合物，可与氧化还原蛋白的硫醇基团反应，增加氧化应激，并导致真菌死亡。微针（Microneedles, MN）在皮肤中形成微通道，破坏角质层（stratum corneum），使药物释放并扩散至更深的皮肤层，可能到达毛细血管。孢子丝菌病通常采用静脉或口服治疗。为此，研究人员开发了用于递送EB的聚合物微针，改善了药物的包载和分散，同时提供了一种微创的局部给药替代方案。研究人员验证了用于EB分析的分光光度法。模具（长、短微针）被证明透明、柔韧，且易于从微针上移除。研究人员选择了最佳配方（F02、F09、F16和F17）。EB的溶解度为0.15%。在光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM）下，两种类型的微针均呈现清晰且完整的结构。在压缩测试中，最佳配方（F17）在两种模具中均被选中。F17的体外EB释放特性评估显示，长模具配方的药物释放速度快于短模具配方。抗真菌活性体外分析显示，含EB的配方诱导了抑菌圈的形成，证明其对真菌巴西孢子丝菌（Sporothrix brasiliensis）具有抗真菌活性。因此，当前结果表明，含EB的微针是一种有前景的系统。需要开展额外的生物学研究，以全面评估其在孢子丝菌病背景下的安全性和性能。

孢子丝菌病是一种由Sporothrix spp.引起的皮下真菌病，近年来因猫科动物相关的人畜共患传播增加而成为公共卫生问题。临床常见淋巴皮肤型、固定皮肤型和播散型，常规治疗以伊曲康唑等口服或静脉抗真菌药为主，但存在禁忌、不良反应和给药不便等局限。依布硒啉（EB）是一种水溶性差但具广谱抗真菌活性的有机硒化合物，可通过破坏真菌氧化还原平衡发挥杀菌作用。微针（MN）作为微创经皮给药系统，可在皮肤形成微通道，促进药物渗透。然而，EB的低水溶性和传统胃肠外给药的侵入性限制了其应用。因此，研究人员开发了载EB的可变长度聚合物微针，以期提供一种新的局部给药策略。

研究人员利用聚二甲基硅氧烷（PDMS）模具制备了长、短两种微针，以聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）及不同增溶剂构建聚合物基质，通过基于3³析因设计的27种空白配方筛选出F02、F09、F16和F17，并进一步制备含0.15% EB的配方。通过宏观观察、光镜、SEM、压缩测试、体外释放和抗真菌活性试验对其性能进行了系统评价。结果显示，含EB微针结构完整，力学性能良好，能够释放EB并对巴西孢子丝菌（Sporothrix brasiliensis）产生抑菌活性，表明该系统有望成为孢子丝菌病微创局部治疗的新平台。

关键技术方法如下：研究人员以PDMS复制DermaPen?微针母结构，获得长针（2 mm，36针）和短针（0.5 mm，64针）两种模具。以PVA、PVP为基质聚合物，Tween 80、Soluplus或Poloxamer 188为增溶剂，采用双熔融法在模具中成型；初步筛选后，将0.15% EB加入选定配方，通过离心（长针）和注射器正压（短针）填充模具并干燥。形态表征采用光学显微镜和扫描电子显微镜；力学性能采用质构仪压缩模式，基质为猪耳皮肤和刚性培养皿；药物释放采用垂直扩散池（无膜）结合已验证的分光光度法；抗真菌活性采用倾注平板法，测试菌株为来自FIOCRUZ的猫源孢子丝菌病分离株Sporothrix brasiliensis（isolate 8761/1 – FIOCRUZ）的丝状形态。

**配方制备（Preparation of Formulations）**：通过PDMS模具复制得到了透明、柔韧且微孔完整、易脱模的模具；在27种无药配方中，F02、F09、F16和F17因针体完整、无气泡且易脱模而被选中。

**形态表征（Morphological Characterization）**：宏观评价显示，含Tween 80的配方大多完整且耐受，含Soluplus的配方耐受性较差；含EB的配方结构良好，未因药物引入而出现明显差异。

**宏观评价（Macroscopic Evaluation）**：含EB配方满足完整性、耐受性、均一性、无气泡和易脱模标准；长MN旨在穿透角质层并达更深皮肤层，短MN尺寸更小，与浅表组织相互作用。

**光学显微镜评价（Evaluation by Light Microscopy）**：光镜显示长MN由36个针组成，短MN由64个针组成，均为球形基底；含EB配方中药物均匀分散。对于长MN模具，F02和F17填充完整无气泡，而F09（1.5%增溶剂）和F16（0.5%增溶剂）出现填充失败或气泡，提示存在最佳黏度范围；短MN模具的所有配方均填充良好。

**扫描电镜分析（SEM Analysis）**：SEM确认两种微针形态均匀、轮廓清晰、表面光滑；长针尖端尖锐，短针尖端扁平，但均结构完整、无缺陷，表明所选聚合物组成和制造工艺具有良好复制性和稳健性。

**压缩与穿刺分析（Compression and Penetration Analysis）**：在猪皮肤上，F17在长、短MN中均表现出最低压缩力和压缩功，即最易穿透生物组织，归因于PVA比例较高（55:45）和1%增溶剂；在刚性表面上，长MN中F17强度最高，短MN中F02强度最高，F09强度最低。含EB配方比空白配方通常需要更高的压缩力，提示药物-聚合物相互作用增强了系统刚性。长MN穿透深度2.0 mm，可达网状真皮；短MN穿透深度0.5 mm，足以穿过角质层和表皮。

**体外药物释放（In Vitro Evaluation of the Drug Release Profile from Formulations）**：F17中EB实测含量为28.84 ± 1.43 μg/mL。释放曲线显示，长MN在5分钟释放约55%，10分钟约90%，随后趋于平稳；短MN释放较慢，5分钟约28–30%，10分钟约62%，60分钟约82%。这种差异与针长、针/基底比例及暴露面积有关。

**抗真菌活性（In Vitro Evaluation of Antifungal Activity）**：含EB的短MN和长MN均形成清晰抑菌圈，直径分别为1.6 ± 0.15 mm和1.8 ± 0.1 mm；不含EB的空白微针无抑菌圈，证实EB在微针基质中保持了抗真菌活性。

讨论部分指出，上述结果证明EB在微针制备和释放过程中保持了抗真菌活性，且长/短微针可针对不同感染深度提供差异化递送。然而，体外释放试验不能预测皮肤渗透和滞留，需要进一步使用Franz扩散池和活体模型评价。结论部分翻译如下：本研究所获结果一致表明，所提出的目标已实现，从含EB微针的开发到其理化表征、力学评价、体外释放特性评估及对Sporothrix sp.的抗真菌活性验证均取得成功。该载药系统具有充分的技术性能、经皮应用所需的结构稳定性以及治疗孢子丝菌病的潜力。因此，所开发的可溶性微针系统是依布硒啉局部递送的有前景平台。但仍需进一步研究，包括体外皮肤渗透与药物递送补充实验，随后在合适动物模型中进行体内评价，最终进行人体临床试验，以确认其安全性、有效性及临床应用可能。