水凝膠微針的藥物釋放行為是其實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療的核心指標(biāo)——既要實(shí)現(xiàn)藥物在靶部位的有效累積，又需通過可控釋放維持治療濃度，避免毒副作用。本期，EFL團(tuán)隊(duì)結(jié)合8篇用戶案例，梳理水凝膠微針藥物釋放行為的關(guān)鍵表征方法，附具體文獻(xiàn)圖表及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為相關(guān)研究者提供參考。
案例1：《ACS Applied Materials & Interfaces》：AI輔助挖掘的TSA藥物通過AlgMA微針的可控釋放用于糖尿病傷口愈合
實(shí)驗(yàn)方法：研究者采用Franz擴(kuò)散池模型模擬皮膚環(huán)境，以熒光標(biāo)記的FITC-TSA 作為藥物示蹤劑，將 AlgMA微針（載 TSA）置于含80%水的戊二醛交聯(lián)明膠膜上，模擬皮膚屏障。通過監(jiān)測不同時(shí)間點(diǎn)接收池中的熒光強(qiáng)度，計(jì)算藥物釋放量，繪制釋放曲線。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：AlgMA微針展現(xiàn)出緩慢釋放特性，1小時(shí)內(nèi)釋放約8%，24小時(shí)釋放不足75%，完全釋放需近72小時(shí)；而未改性的Alg微針1小時(shí)釋放超40%，24小時(shí)幾乎完全釋放（99%）。這表明AlgMA的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有效延緩了藥物釋放，滿足糖尿病傷口長期治療需求。 DOI: 10.1021/acsami.2c08994
案例2：《Small》：雙層潤滑微針（HA-DCF@PDMPC）的多級(jí)緩釋行為表征
實(shí)驗(yàn)方法：采用 Franz transdermal 擴(kuò)散池，將含雙氯芬酸（DCF）的不同微針（HA/DCF MNs、HA-DCF MNs、HA-DCF@PDMPC MNs）穿刺大鼠皮膚，受體池為含0.5% Tween 20的 PBS（pH 7.4）。通過UV-vis分光光度計(jì)在特征波長檢測DCF濃度，計(jì)算累積釋放率。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：HA/DCF MNs（物理混合）24 小時(shí)累積釋放達(dá)81.75%，釋放過快；HA-DCF MNs（共價(jià)結(jié)合）24小時(shí)釋放72%，緩釋效果提升；HA-DCF@PDMPC MNs（含潤滑涂層）84 小時(shí)累積釋放僅52%，因涂層阻礙和酯鍵水解雙重作用實(shí)現(xiàn)多級(jí)緩釋，更適配骨關(guān)節(jié)炎的長期抗炎需求。 DOI: 10.1002/smll.202307281
案例3：《Advanced Functional Materials》：MOF-姜黃素復(fù)合微針的藥物釋放動(dòng)力學(xué)
實(shí)驗(yàn)方法：以熒光染料替代藥物分子嵌入SilMA微針針尖，將微針浸泡于 PBS（pH 7.0）中，在不同時(shí)間點(diǎn)通過熒光顯微鏡觀察針尖熒光強(qiáng)度變化，結(jié)合圖像分析軟件量化熒光衰減速率，間接反映藥物釋放趨勢。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：熒光強(qiáng)度隨浸泡時(shí)間逐漸降低，1天時(shí)熒光明顯減弱，7天時(shí)僅殘留少量熒光，10天時(shí)幾乎完全消失，表明藥物從SilMA微針中持續(xù)釋放。
DOI: 10.1002/adfm.202315067
案例4：《International Journal of Biological Macromolecules》：GelMA微針負(fù)載3D-MSC 外泌體的長效釋放評(píng)估
實(shí)驗(yàn)方法：采用小動(dòng)物成像系統(tǒng)，對 PKH67 熒光標(biāo)記的3D-MSC 外泌體（3D-Exo）進(jìn)行追蹤。將載 3D-Exo的GelMA微針置于PBS中，每日監(jiān)測熒光強(qiáng)度變化，直至無熒光信號(hào)，記錄釋放持續(xù)時(shí)間。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：微針釋放的外泌體熒光信號(hào)可維持近1周，前3天釋放量逐漸增加，第4天達(dá)峰值后緩慢下降，表明GelMA的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為外泌體提供了保護(hù)，實(shí)現(xiàn)長效釋放，滿足腦缺血再灌注損傷的長期修復(fù)需求。
DOI:10.1016/j.ijbiomac.2024.133336
案例5：《Nano Letters》：光熱響應(yīng)共軛聚合物微針（CPNM/F@MN）的按需釋放行為
實(shí)驗(yàn)方法：以米諾環(huán)素為模型藥物，將微針置于41℃水中（模擬NIR照射后的體溫環(huán)境），通過UV-vis分光光度計(jì)檢測395nm處的吸光度，計(jì)算不同時(shí)間的藥物釋放量。同時(shí)設(shè)置無 NIR 照射組作為對照。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：NIR 照射下（808nm，0.5 W/cm²），微針1小時(shí)釋放約25%，2小時(shí)釋放40%，因 DPPC（相變溫度 41℃）在高溫下坍塌促進(jìn)藥物釋放；無NIR組釋放速率顯著降低，表明該系統(tǒng)可通過光熱刺激實(shí)現(xiàn)藥物按需釋放，精準(zhǔn)清除糖尿病傷口的生物膜。
DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c06284
案例 6：《Nature Communications》：多孔GelMA微針的細(xì)胞外囊泡（EVs）持續(xù)釋放特性
實(shí)驗(yàn)方法：為評(píng)估多孔結(jié)構(gòu)的微針貼片釋放MSC - EV（間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的細(xì)胞外囊泡）的能力，將由多孔GelMA或常規(guī)GelMA 制成且植入了MSC的微針貼片，放置在Transwell 的上腔室。通過檢測樣品光密度（OD），來分析不同類型貼片對MSC分泌組釋放情況的差異。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：從光密度圖譜可知，由多孔GelMA制成的微針貼片釋放MSC分泌組的效率更高，推測原因是其較大的孔徑對MSC分泌組具有更強(qiáng)的滲透性。而釋放趨勢差異圖中，裝載MSC - EV的微針貼片，其MSC - EV的釋放在前4天內(nèi)迅速下降；相比之下，接種了MSC的微針貼片，其MSC - EV的釋放較為穩(wěn)定，在2周時(shí)還略有增加。這表明多孔微針貼片具有良好的生物相容性，能夠讓間充質(zhì)干細(xì)胞存活，從而成功構(gòu)建了一種可持續(xù)且高效遞送MSC - EV的裝置。
DOI: 10.1038/s41467-023-39745-2
案例7：《Small Structures》：光熱水凝膠微針（TPH@MN）的?；撬後尫判袨?/span>
實(shí)驗(yàn)方法：研究者采用體外釋放實(shí)驗(yàn)，將TPH@MN分別置于 pH 6.0的酸性PBS溶液中，其中一組施加808 nm近紅外光（1.0 W/cm²）照射，通過高效液相色譜法測定不同時(shí)間點(diǎn)溶液中?；撬岬臐舛龋?jì)算累積釋放率并繪制釋放曲線。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在酸性環(huán)境中，TPH@MN 組24小時(shí)內(nèi)?；撬嵯鄬︶尫怕始s為60%；而 TPH@MN+NIR 組在光熱作用下，24小時(shí)內(nèi)釋放率可達(dá)80%。光熱效應(yīng)通過促進(jìn)HAMA水凝膠網(wǎng)絡(luò)的溶脹和降解，顯著加速了?；撬岬尼尫牛瑢?shí)現(xiàn)了響應(yīng)性藥物釋放調(diào)控，適配軟組織損傷部位的酸性微環(huán)境和按需治療需求。
DOI: 10.1002/sstr.202470023
案例8：《ACS Nano》：負(fù)載aT-Exo的PVA水凝膠微針的藥物釋放行為
實(shí)驗(yàn)方法：利用活體小動(dòng)物成像系統(tǒng)，將CM-DID標(biāo)記的aT-Exo分別通過 PVA 微針（MNs 組）、結(jié)膜下注射（Conj組）和滴眼（Drop組）三種方式給藥，監(jiān)測不同時(shí)間點(diǎn)眼部的熒光信號(hào)強(qiáng)度，評(píng)估 aT-Exo 的體內(nèi)釋放和滯留情況。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：體內(nèi)成像顯示，MNs組在給藥后2天仍能檢測到較強(qiáng)的熒光信號(hào)，而Conj組和 Drop 組熒光信號(hào)在1天內(nèi)顯著衰減，表明PVA水凝膠微針實(shí)現(xiàn)了aT-Exo的長效釋放。
DOI: 10.1021/acsnano.4c00423
EFL Tips：
測試方法：常用Franz擴(kuò)散池（模擬皮膚屏障）、Transwell系統(tǒng)（模擬組織微環(huán)境）、熒光追蹤（可視化釋放過程）、UV-vis/BCA 試劑盒（量化釋放量）等。
關(guān)鍵指標(biāo)：需關(guān)注累積釋放率、釋放速率、釋放持續(xù)時(shí)間，匹配疾病治療周期（如糖尿病傷口需7-14天，骨關(guān)節(jié)炎需數(shù)周）。
影響因素：材料交聯(lián)度（如AlgMA vs Alg）、涂層修飾（如PDMPC 潤滑層）、刺激響應(yīng)性（如NIR觸發(fā)）等會(huì)顯著調(diào)控釋放行為，可針對性優(yōu)化。
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