用于仿生毛發(fā)再生的負(fù)載毛囊類器官冷凍微針

類器官在毛囊（HF）組織工程和再生領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。然而，毛囊類器官植入面臨著許多困難，如生存率低、創(chuàng)傷性創(chuàng)傷和需要復(fù)雜的手術(shù)。為了克服這些問題，需要開發(fā)一種具有高效率和可維持細(xì)胞活力的簡(jiǎn)便微創(chuàng)遞送方法。 近期，南方醫(yī)科大學(xué)胡志奇教授和苗勇等人開發(fā)了能夠有效透皮遞送并能夠保持包埋類器官活力的甲基丙烯酸明膠冷凍微針（GelMA-cryoMNs）。體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)均顯示，冷凍微針遞送的類器官可保持細(xì)胞活力、自組裝和分化能力。在小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，負(fù)載毛囊類器官的甲基丙烯酸明膠冷凍微針可被遞送到真皮淺層，導(dǎo)致隨后的毛囊發(fā)育和穿過皮膚表面的仿生毛簇陣列的形成。

總體而言，該研究為仿生毛發(fā)再生提供了一種很有前途的策略，該策略具有侵入性小、成本低和制造簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，因此甲基丙烯酸明膠冷凍微針在組織工程和器官再生方面具有廣泛的應(yīng)用潛力。相關(guān)工作以“Organoid-Loaded Cryomicroneedles for Biomimic Hair Regeneration”為題發(fā)表在Advanced Functional Materials期刊上。



甲基丙烯酸明膠冷凍微針的制備與表征

用低濃度水凝膠材料制備的冷凍微針保留了傳統(tǒng)微針的脫模和透皮滲透能力。使用冷凍培養(yǎng)基產(chǎn)生的微針也可用于遞送活微生物，但冷凍微針攜帶活細(xì)胞是有問題的，因?yàn)槔鋬鲞^程中冰晶的形成會(huì)影響細(xì)胞的生存能力。盡管冰晶的形成是不可避免的，但冷凍保存劑（CPAs）可用于增強(qiáng)溶液的低溫耐受性并減少對(duì)冷凍保存細(xì)胞的損傷。甲基丙烯酸明膠冷凍微針就是通過使用冷凍保存劑和甲基丙烯酸明膠的平衡比例的逐步低溫成型工藝制造而成的（圖1）。它們可以很容易地插入豬皮中，并在遞送類器官后融化而不留下殘留物。

圖1甲基丙烯酸明膠冷凍微針的制備與表征

利用甲基丙烯酸明膠冷凍微針，實(shí)現(xiàn)仿生生發(fā)

如圖2所示，負(fù)載毛囊類器官的甲基丙烯酸明膠冷凍微針具有強(qiáng)大的透皮遞送能力，可以快速刺穿皮膚，以微創(chuàng)和無痛的方式將類器官遞送到真皮。甲基丙烯酸明膠冷凍微針的底部和尖端可快速融化，因此不會(huì)對(duì)皮膚造成永久性損傷。甲基丙烯酸明膠冷凍微針遞送的類器官在皮膚內(nèi)會(huì)經(jīng)歷發(fā)育過程，最終重建形成成熟的毛囊。而重建后的發(fā)干能夠以仿生的形式穿透皮膚表面。此外，重建的毛囊功能齊全，干細(xì)胞、交感神經(jīng)和絨毛肌等結(jié)構(gòu)重建穩(wěn)定。因此，該研究提出的甲基丙烯酸明膠冷凍微針為毛囊組織工程的臨床轉(zhuǎn)化提供了一種實(shí)用的方法。

圖2 甲基丙烯酸明膠冷凍微針遞送毛囊類器官和發(fā)囊分化示意圖

審核編輯：劉清