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可實現皮內微創傳送治療性活細胞的「冷凍微針」!

City University of Hong Kong

Research News

由香港城市大學(香港城大)科學家領導的研究團隊,最近開發了新一代的微針技術,能夠以極低入侵性的微創方式在皮內傳送活細胞。實驗結果證明,利用這種冷凍微針(cryomicroneedles)的突破性新技術,替小鼠皮內接種治療性細胞後,成功在小鼠體內引發強勁的免疫反應以對抗腫瘤。有關研究成果為日後研發易於使用、針對癌症等其他疾病的細胞療法和創新療法,開闢新方向。

這項研究由香港城大生物醫學工程學系副教授徐臣杰博士領導,研究成果已於科學雜誌《Nature Biomedical Engineering》發表,題為〈Cryomicroneedles for Transdermal Cell Delivery〉。

細胞療法又稱為細胞移植,是一種將免疫細胞或幹細胞等活細胞注射、移植或植入患者體內,以達到治療效果的療法。細胞療法的進步,為患上癌症等棘手疾病的病人提供了嶄新的治療手段,為生活帶來了希望。在2020年,細胞療法在全球的市場規模已擴大至78億美元。

「不過,與細胞療法應用相關的許多問題,仍有待解決。」徐博士說。例如,目前治療用的活細胞需要經手術移植或靜脈注射的方法來傳送到病人體內,但這些方法屬於入侵性治療,病人會感到痛楚和有受感染風險,而且過程複雜和效率低,並必須由具經驗的醫護人員來進行。此外,目前細胞療法使用的溶液狀配方也難以儲存和運輸。

為了解決這種種挑戰,徐博士和他在香港城大的科研團隊,成功開發了冷凍微針新技術。這些冷凍微針由低温凍存液製成,每支短於1毫米,可「攜帶」具治療作用的活細胞,並輸送到皮層內。「這是一個類似皮膚貼片的裝置,可以裝載、儲存和在皮內輸送有治療性效果的活細胞。」徐博士解釋說。

冷凍微針的運作原理是先把表面附有冷凍微針的貼片放在皮膚上,然後稍稍施壓,一支支的冷凍微針便會穿透皮膚表層,然後在皮內融化,並從貼片上分離出來。微針內含的細胞隨即會被釋放出來,並在皮膚內部遷移及繁殖。這種創新的微針貼片裝置可以在雪櫃裡儲存幾個月,並且易於運輸和使用。

冷凍微針的其中一個潛在應用,是用來進行細胞為基礎的癌症免疫療法,在皮內傳送樹突狀細胞疫苗。為驗證有關概念,研究團隊以小鼠進行實驗,探索利用這新技術來進行細胞為基礎的癌症免疫療法的可行性。他們利用冷凍微針貼片裝置,在小鼠皮內注射卵清蛋白修飾的樹突狀細胞,結果成功在有腫瘤的小鼠身上引發了強而有力的免疫系統反應,為小鼠提供了抵抗腫瘤的有力保護,效果比傳統的標準活細胞接種方法(如皮下注射或靜脈注射)更好。

「這種微針裝置的應用範圍,並不限於活細胞的輸送,它還可以裝載、儲存和傳遞其他類型的活性生物治療劑,例如蛋白質、肽、mRNA、DNA和疫苗。我希望這個新裝置能夠提供一種容易使用及有效的替代治療方案,方便醫護人員在診所內使用。」徐博士說。

徐博士是論文的通訊作者,香港城大生物醫學工程學系的常皓博士是第一作者,同系的王東安教授和史鵬博士也是研究團隊成員之一。研究團隊其他成員則來自南洋理工大學和新加坡國立大學。是次研究由香港城大提供部分資助,研究團隊並已透過香港城大提交了專利申請。

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https://www.cityu.edu.hk/zh-hk/research/stories/2021/05/03/cityu-scientists-invent-cryomicroneedles-intradermal-therapeutic-cell-delivery

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