心肌內(nèi)注射是向心臟提供治療藥物的直接有效方法，其可以很大程度上減少所需劑量，減少副作用。然而，這種注射方式的注射量非常有限（10–20 μL）。此外，由于心臟跳動，注射凝膠可能會出現(xiàn)滲漏問題。同時(shí)，注射還可能會破壞局部細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）結(jié)構(gòu)，從而引發(fā)炎癥。

近期，北卡羅萊納州立大學(xué)程柯教授等人開發(fā)了一種可分離的治療性微針（MN）貼片。這一貼片由類彈性蛋白多肽（ELP）凝膠制成的針尖和可溶解的非交聯(lián)透明質(zhì)酸（HA）凝膠制成的基底組成，其中，針尖還集成了裝載了間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞分泌因子（MSCF）的聚乳酸-羥基乙酸納米粒（PLGA NP）。移除基底后，針尖可牢固插入梗死心肌，而無需縫合步驟。

在新生大鼠心肌細(xì)胞中，研究發(fā)現(xiàn)心肌細(xì)胞對MSCF-NP的攝取高于心臟成纖維細(xì)胞，從而可促進(jìn)受損心肌細(xì)胞的增殖。在心肌梗死大鼠模型中，MN-MSCF-NP治療可減少心肌細(xì)胞凋亡，恢復(fù)心肌體積，并減少心臟重塑過程中的纖維化。該研究證明了MN可將MSCF直接送入心肌，可為心臟病治療提供一種新的思路。

微針的設(shè)計(jì)制備

在前期工作中，研究人員開發(fā)了一種與心臟基質(zhì)細(xì)胞（MN-CSC）整合的MN貼片（MN-CSC）。MN針尖可誘導(dǎo)心肌中CSC的旁分泌效應(yīng)，并持續(xù)釋放旁分泌因子以促進(jìn)血管生成、減小瘢痕大小和增強(qiáng)心臟功能。然而，此類貼片需要縫合到心臟上，且貼片和心肌之間缺少 “通道”，限制了給藥效率。

基于此，研究人員制備了一種可分離的微針貼片，可以很容易地施加于心室。其中，低分子量透明質(zhì)酸作為微針基底，ELP凝膠作為微針尖，由此可生成分泌體釋放通道。研究人員進(jìn)一步將人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分泌因子（MSCF）集成進(jìn)PLGA NP中，然后將其裝入ELP水凝膠中，可增強(qiáng)針尖的機(jī)械性能（圖1）。

圖1MN-MSCF-NP的制備表征

修復(fù)心臟組織

MN在干燥狀態(tài)下具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，可以穿透心室釋放納米顆粒。納米顆粒不僅可以控制MSCF的釋放，還可以促進(jìn)心肌細(xì)胞的優(yōu)先攝取。此外，由于水凝膠是交聯(lián)的，多孔聚合物網(wǎng)絡(luò)可以重新水合和吸收水和營養(yǎng)物質(zhì)，從而使水凝膠更類似于心臟細(xì)胞外基質(zhì)（ECM），并能夠一定程度上恢復(fù)受損ECM的功能。研究發(fā)現(xiàn)，相比于心臟成纖維細(xì)胞，MSCF-NP更能促進(jìn)心肌細(xì)胞的增殖，而成纖維細(xì)胞增殖減少也可使梗死面積和膠原沉積減少，有利于心臟重塑（圖2）。

圖2MN-MSCF-NP治療心臟梗死

審核編輯：劉清