細胞療法，又稱細胞移植，是一種將免疫細胞或干細胞等活細胞注射、移植或植入患者體內以達到醫療效果的療法。細胞治療的進展為癌癥等先前難以治愈的疾病帶來了有希望的治療方法。2020年，全球細胞治療市場規模達78億美元。但是，與細胞治療的應用有關的許多問題還沒有解決。例如，目前通過外科手術移植或推注注射來遞送治療細胞。這些方法具有侵入性、痛苦性、復雜性、低效性，并且會帶來感染的風險，需要有經驗的專業人員來實施。目前的細胞療法的溶液型制劑也很難儲存和運輸。微針（MN）技術是一種很有前途的選擇，它可以以微創的方式將靶向藥物精確、可控地輸送到特定的皮膚層和其他組織（如粘膜和角膜）。MNs由多種材料、幾何結構和空間排列組成，是小分子藥物、肽和蛋白質（如胰島素、疫苗和抗體）、寡核苷酸和納米藥物的載體。不幸的是，這些現有的MN技術中沒有一種能夠在沒有額外設備的幫助下，將治療細胞等活的制劑輸送到皮膚中。為了攜帶和運送細胞，MNs必須保持負載細胞的活力，并具有穿透皮膚的機械強度。為解決這一挑戰，香港城市大學徐臣杰等人開發了一種冷凍微針貼片(CryoMNs)，這些微針可以將活細胞帶入皮膚，為開發易于使用的細胞療法以及其他針對癌癥和其他疾病的療法鋪平了道路。成果發表在Nature Biomedical Engineering上。MN貼片是在預先設計的MN模具中，通過優化的低溫培養基和預先懸浮的細胞的逐步低溫微模塑而制成的, 這是將水溶液成型為MN結構的最簡單方法。此外，為了保持在冷凍條件下細胞的活性，研究人員選擇2.5％ DMSO和100 mM蔗糖的磷酸鹽緩沖鹽水（PBS）組合作為低溫培養基。CryoMNs可以很容易地穿透皮膚并將負載的活細胞輸送到皮膚中。通過將貼片狀裝置放在皮膚上，微針將穿透皮膚，從貼片底部分離，然后融化。負載的細胞被釋放，隨后在皮膚內遷移和增殖。這種創新的裝置可以在冰箱里存放數月。它也便于運輸和部署。
微針貼片在指尖解凍過程
作為概念驗證，研究人員探索了通過真皮內遞送卵清蛋白刺激的樹突狀細胞進行基于細胞的癌癥免疫療法。在這項研究中，使用這種設備進行疫苗接種可引發強大的抗原特異性免疫反應，并為小鼠的腫瘤提供強大的保護作用，這優于常規標準疫苗接種方法（如皮下注射和靜脈內注射）的治療效果。為了研究cryoMNs的生物相容性，研究人員通過拇指按壓將它們插入小鼠的背部皮膚，并在10分鐘后將其取出。將由透明質酸（HA-MNs）制成的常規聚合物MN貼片施加到同一只小鼠的皮膚上進行比較。施用后立即可以清楚地觀察到微孔，但在10分鐘內便看不見微孔，而在30分鐘后便完全消失了。快速重新密封皮膚對于防止病原微生物或任何有毒物質進入并進一步降低感染風險至關重要。另外，用cryoMNs和HA-MNs治療的皮膚沒有表現出任何明顯的紅斑或水腫。綜上所述，由于MN與冷凍保存技術的結合，與當前的護理標準相比，cryoMN技術不僅可以輕松實現皮內細胞遞送，而且侵襲性最小，而且可以通過單次捐贈進行多次治療，從而簡化了細胞治療的整個過程。1）首先，cryoMNs的生產與臨床上數量相關的治療細胞的生產密切相關。必須建立每種療法所需細胞的可重復制造方案。另外，冷凍MN和細胞的材料在FDA批準過程中必須符合FDA的標準。2）其次，由于cryoMNs會被插入人體皮膚，因此cryoMNs生產的滅菌工作很重要。4）第四，與COVID-19 mRNA疫苗類似，cryoMNs需要超冷的運輸和儲存條件。此外，由于低溫MN從存放條件中取出后會融化，因此將低溫MN與手柄或涂抹器集成在一起將有助于其輕松操作和快速滲透。Chang, H., Chew, S.W.T., Zheng, M. et al. Cryomicroneedles for transdermal cell delivery. Nat Biomed Eng (2021).https://doi.org/10.1038/s41551-021-00720-1
