近日，中山大學(xué)附屬第七醫(yī)院徐云升主任、朱林榆主任和中山大學(xué)蔣樂倫教授團隊在《Acta Biomaterialia》期刊上在線發(fā)表題為 “A Wearable Ultrasound-Assisted Microneedle System for the Treatment of Poorly Permeable Skin Lesions”的原創(chuàng)性論著。該研究面向增生性瘢痕、銀屑病等難滲透皮膚病灶中存在的皮膚屏障強、組織增厚、藥物難以深入病灶等問題，提出了一種可穿戴超聲輔助微針系統(tǒng)（wearable ultrasound-assisted microneedle system，WUAMS）。該系統(tǒng)將低頻超聲驅(qū)動與二氧化鈦納米管（TiO? nanotubes）功能化鈦微針相結(jié)合，實現(xiàn)了病變皮膚的低力穿刺、藥物原位釋放和深層遞送，為難滲透皮膚病灶的局部精準(zhǔn)治療提供了新的思路。

皮膚是人體重要的天然屏障，但在增生性瘢痕、銀屑病等慢性皮膚病中，病灶區(qū)域常伴隨角質(zhì)層增厚、膠原異常沉積和炎癥微環(huán)境紊亂，使藥物難以通過傳統(tǒng)經(jīng)皮方式進入深層組織。局部注射雖然能夠提高給藥深度，但存在疼痛明顯、操作依賴專業(yè)人員、給藥分布不均等問題。因此，構(gòu)建一種兼具微創(chuàng)性、可穿戴性和主動遞藥能力的治療系統(tǒng)，對于提升此類疾病的局部治療效果具有重要意義。

針對上述問題，研究團隊構(gòu)建了WUAMS系統(tǒng)（圖1），主要由超聲驅(qū)動模塊和超聲微針換能器模塊兩個模塊組成。其中，超聲驅(qū)動模塊包含超聲驅(qū)動電子元件和一個3D打印外殼；該外殼利用摩方精密面投影微立體光刻（PμSL）技術(shù)（nanoArch® S140，精度：10μm），采用生物相容性樹脂（BIO）制備而成，實現(xiàn)了電路與換能器的集成封裝，形成單一緊湊單元。該系統(tǒng)以二氧化鈦納米管功能化鈦微針作為核心遞藥單元，利用微針在病變皮膚表面形成微通道，繞過角質(zhì)層及異常增厚組織造成的遞送屏障；同時，低頻超聲驅(qū)動微針產(chǎn)生振動，一方面降低微針刺入皮膚所需的作用力，另一方面促進藥物從二氧化鈦納米管結(jié)構(gòu)中釋放，并增強其向病灶深部組織的擴散。由此，該系統(tǒng)形成了“低力穿刺—主動釋藥—深層遞送”的連續(xù)治療過程。

圖1. WUAMS組成及其作用機制示意圖。

研究結(jié)果顯示，超聲輔助顯著改善了微針穿刺性能（圖2）。與Microneedle（MN）相比，WUAMS在瘢痕組織中的穿刺力降低了5.94倍，且穿刺響應(yīng)更快。WUAMS在多種皮膚模型中表現(xiàn)出更低的穿刺阻力和更高的穿刺效率。這主要歸因于超聲振動有效降低微針與皮膚之間的靜摩擦力，從而降低穿刺阻力并加速穿刺過程。

圖2. WUAMS的力學(xué)性能評價。

除穿刺性能外，研究團隊還系統(tǒng)評價了WUAMS的藥物遞送能力（圖3）。在SD大鼠體內(nèi)Cy7動態(tài)成像實驗中，WUAMS組表現(xiàn)出更大的染料擴散面積和更長的組織滯留能力，其擴散面積分別為超聲組（US）、微針組（MNP）和注射組（Injection）的1.28倍、1.73倍和2.44倍（圖3a、c）。在羅丹明B組織穿透實驗中，WUAMS組的遞送深度分別為單純微針組、單獨超聲組和被動擴散組的1.62倍、3.79倍和15.02倍（圖3b、d）。這些結(jié)果說明，低頻超聲與二氧化鈦納米管功能化鈦微針的協(xié)同作用能夠顯著提升藥物在皮膚組織中的擴散、滯留和深層遞送效果。

圖3. WUAMS的給藥性能。

在疾病治療驗證方面，研究團隊首先在兔耳增生性瘢痕模型中評估了WUAMS的治療效果（圖4）。結(jié)果顯示，WUAMS輔助遞藥能夠明顯改善瘢痕組織外觀和組織結(jié)構(gòu)，減輕膠原異常沉積及纖維化相關(guān)表現(xiàn)，說明該系統(tǒng)能夠有效促進藥物進入瘢痕病灶深層，并改善增生性瘢痕的病理狀態(tài)。

圖4. WUAMS兔耳瘢痕在體治療效果。

進一步地，研究團隊在銀屑病樣小鼠模型中驗證了WUAMS的治療效果（圖5）。結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠緩解皮膚增厚和炎癥浸潤，并改善相關(guān)炎癥指標(biāo)，顯示出其在炎癥性皮膚病局部治療中的應(yīng)用潛力。上述結(jié)果說明，WUAMS不僅能夠提升藥物遞送效率，還能夠有效改善不同類型難滲透皮膚病灶的病理表現(xiàn)。

圖5. WUAMS在銀屑病小鼠中的在體治療效果。

總結(jié)：該研究圍繞難滲透皮膚病灶的高效局部治療需求，構(gòu)建了集二氧化鈦納米管功能化鈦微針、低頻超聲驅(qū)動和可穿戴設(shè)計于一體的主動遞藥系統(tǒng)。該系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)外用藥物遞送效率低、局部注射依從性差等局限，兼具微創(chuàng)穿刺、主動釋藥、深層遞送和可穿戴應(yīng)用等優(yōu)勢。未來，WUAMS有望進一步拓展至黑色素瘤等慢性皮膚病治療，為可穿戴微針遞藥系統(tǒng)的臨床轉(zhuǎn)化提供重要參考。