表皮生長因子（EGF）是一種促進傷口愈合的優(yōu)秀藥物，然而傳統(tǒng)的EGF給藥方式面臨以下藥效學(xué)挑戰(zhàn)。首先由于EGF分子量較大，臨床常用的乳膏局部給藥方式難以使EGF穿透表皮并到達真皮組織；雖然EGF可以通過注射方式經(jīng)皮給藥，但該給藥方式易增加感染風(fēng)險，同時患者也會因疼痛會降低依從性。其次，EGF在體內(nèi)的穩(wěn)定性較低；體內(nèi)豐富的谷胱甘肽（GSH）可打開EGF結(jié)構(gòu)的二硫鍵，導(dǎo)致EGF失活。最后，長期使用EGF刺激會導(dǎo)致受體脫敏，極大地阻礙了EGFR信號通路的激活。
針對以上問題，中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所李舟、羅聃團隊與第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院張家平主任開發(fā)了一種基于微針的自供電經(jīng)皮電刺激系統(tǒng)（mn-STESS）。通過將滑動式摩擦納米發(fā)電機與兩段式微針釋藥貼片結(jié)合，在多個層面實現(xiàn)了對EGF藥效學(xué)的改善。mn-STESS可利用微針刺穿角質(zhì)層，并將EGF遞送至真皮層中；更重要的是，mn-STESS中整合的摩擦納米發(fā)電機將手指滑動的機械能轉(zhuǎn)化為電能，并通過微針施加經(jīng)皮電刺激。mn-STESS施加的電刺激可以作為EGF的“輔助劑”：不僅抑制了GSH對EGF的還原；同時上調(diào)了表皮細(xì)胞中EGF受體（EGFR）的表達，成功改善了受體脫敏問題。該工作證明了基于自供電裝置的“電輔助劑”在改善藥物藥效方面具有巨大的應(yīng)用前景，為傳統(tǒng)藥物創(chuàng)造了全新的聯(lián)合治療策略。相關(guān)研究成果以“Improved pharmacodynamics of epidermal growth factor via microneedles-based self-powered transcutaneous electrical stimulation”為題在線發(fā)表于《自然-通訊》（Nature Communications）。
圖1 mn-STESS設(shè)計和CMNP性能測試
當(dāng)手指以正常的頻率在sf-TENG表面滑動時，PLA-Au MNP（電極層）的表面電荷分布會發(fā)生變化；輸出的開路電壓（VOC）、短路電流（ISC）、短路轉(zhuǎn)移電荷（QSC）分別約為20 V、1 μA、11 nC，如圖2所示。
圖2 sf-TENG結(jié)構(gòu)及電學(xué)輸出
圖3 mn-STESS體外和體內(nèi)給藥
圖4 電刺激與EGF協(xié)同作用對HaCaT細(xì)胞
圖5 mn-STESS改善EGF的藥效
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-34716-5
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