浙江大学顾臻、张宇琪/上海交大樊春海院士/天津中医药陈波：针灸启发的微针疗法，登上Cell新刊！

针灸是中医传统疗法之一，已有超过3000年的历史。它通过在人体特定的穴位插入细小的金属针（如银针）来调理身体的气血，以达到治疗疾病的目的。针灸在治疗疼痛、糖尿病、肥胖症和胃肠疾病等方面有显著效果。微针是一种新型的医疗工具，通过在皮肤表面插入微小的针头，将药物、活性成分或能量输入到皮下组织或血液中，从而达到治疗、美容或其他医疗目的。微针技术在近几十年得到了飞速发展，成为近现代针灸学中至关重要的一部分。针灸与微针存在诸多相似之处：1、微创性：针灸和微针都具有微创性，能够减少患者的痛苦和不适。2、刺激身体反应：两者都能通过刺激身体的特定部位（穴位或皮肤）来引发身体的自主反射，调节身体生理机能。3、治疗多种疾病：针灸和微针都可以用于治疗多种疾病，包括疼痛、糖尿病、骨关节炎等。针灸与微针也存在诸多不同：1、针灸通常需要专业的操作技能，针灸师需要经过长时间的培训和实践才能熟练掌握。微针操作相对简单，普通人可以在一定程度上自行操作，但仍然建议在专业指导下进行。2、针灸针通常较长（通常在1-10厘米之间），材质多为金属（如银、不锈钢等）。微针通常较短（通常在0.3-2.5毫米之间），材质可以是金属、聚合物或陶瓷。3、针灸主要通过物理刺激来调节身体的生理机能，不直接递送药物。微针可以通过在针尖上加载药物，实现药物的透皮递送，提高药物的疗效和生物利用度。

浙江大学顾臻、张宇琪、上海交通大学樊春海院士和天津中医药大学陈波等人介绍了一种新型的工程化微针贴片，旨在增强针灸疗法的效果，特别是在治疗2型糖尿病和骨关节炎等慢性疾病方面。研究者通过阳极氧化技术在钛针表面形成多孔二氧化钛纳米管，进一步通过自组装单层和涂层技术加载药物，如利拉鲁肽和双氯芬酸二乙胺。这些微针贴片在动物模型中显示出显著的治疗效果，且具有良好的生物相容性。相关内容以“Engineered thumbtack needle for augmented acupuncture therapy”为题发表在《Cell》新刊《Cell Biomaterials》上。

【主要内容】

图1 工程化微针贴片的制备和表征过程

首先，钛针通过阳极氧化形成多孔二氧化钛纳米管（TNTs），以增加表面积。然后，这些纳米管通过自组装单层（SAM）技术进一步修饰，以增强药物的吸附和释放。接着，通过真空吸附的方式将药物（如利拉鲁肽LRT）加载到微针上。通过扫描电子显微镜（SEM）和能量色散光谱（EDS）等技术对微针的表面进行了表征，确认了纳米管的形成和药物的均匀分布。此外，还通过水接触角测量、电化学阻抗谱（EIS）和塔菲尔图（Tafel plots）等方法评估了微针的表面特性、机械强度和电化学性能。最终，通过体外释放实验观察了药物的释放曲线，发现利拉鲁肽在1小时内大部分释放

图2 工程化微针贴片在2型糖尿病（T2DM）小鼠模型中的体内治疗效果

与对照组相比，LRT@aTNT微针显著降低了血糖水平，并在整个治疗期间维持了较低的血糖和体重。治疗后，小鼠的糖化血红蛋白水平显著下降，胰岛素抵抗指数也显著降低，表明微针治疗效果优于传统注射方法。此外，微针显示出良好的生物相容性，未引起明显的组织损伤或炎症。

图3 DDA@cTNT微针的制备和表征过程，以及其在骨关节炎（OA）大鼠模型中的治疗效果

研究者通过在钛针表面形成多孔二氧化钛纳米管（TNTs），并应用聚乙烯醇（PVA）-十八烷基三甲氧基硅烷（OTS）涂层，实现了DDA的持续释放。通过SEM和荧光显微镜观察了药物在微针表面的分布。电化学检测显示，PVA-OTS涂层显著增强了药物的持续释放效果。在OA大鼠模型中，DDA@cTNT微针在治疗后显著提高了疼痛阈值，接近正常水平，并减少了关节软骨的侵蚀。此外，通过组织学检查和生物化学分析，确认了微针的生物相容性。

图4 DDA@cTNT微针在骨关节炎（OA）大鼠模型中的治疗效果

通过热板测试和步态分析，研究者评估了微针对OA大鼠疼痛和步态的影响。结果显示，DDA@cTNT微针治疗后，大鼠的疼痛阈值显著提高，步态恢复正常，表明微针具有良好的镇痛效果。此外，通过微计算机断层扫描（micro-CT）分析，研究者观察到DDA@cTNT微针治疗后，大鼠膝关节的骨结构得到保护，软骨侵蚀减少。

图5 DDA@cTNT微针在骨关节炎（OA）大鼠模型中的治疗效果分析

通过微计算机断层扫描（micro-CT）分析，研究者观察到DDA@cTNT微针治疗后，大鼠膝关节的骨结构得到保护，软骨侵蚀减少。此外，通过组织学检查和生物化学分析，确认了微针的生物相容性。

【全文总结】

本文介绍了一种新型的工程化微针贴片，用于增强针灸疗法治疗2型糖尿病和骨关节炎的效果。研究者通过在钛针表面形成多孔二氧化钛纳米管并加载药物，制备了这种微针贴片。实验表明，这种微针贴片在动物模型中显著降低了血糖水平，改善了疼痛阈值，并减少了关节软骨的侵蚀，同时显示出良好的生物相容性。这项研究为慢性疾病的治疗提供了一种新的微创、高效和方便的方法。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.celbio.2024.100002