[发明专利]一种过氧化铜透皮微针系统及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种过氧化铜透皮微针系统及其制备方法和应用。所述过氧化铜透皮微针系统包括：微针基底、以及分布在微针基底的至少一个微针针体；所述微针针体包含基质和过氧化铜纳米颗粒。

技术领域

本发明涉及一种过氧化铜透皮微针系统及其制备方法和应用，具体涉及是一种微针针体部分由生物相容性的聚合物材料和过氧化铜纳米颗粒混合构成的透皮微针系统，具有良好透皮性和水溶性，可透皮递送过氧化铜纳米颗粒至浅表层肿瘤区域，结合自增强化学动力学治疗和光热治疗实现增强的肿瘤治疗效果，在抗浅表层肿瘤方面具有潜在应用价值，属于生物材料学领域。

背景技术

癌症是威胁人类健康的主要疾病之一，且发病率和死亡率每年呈上升趋势。其中，浅表层肿瘤，例如黑色素瘤，是恶性度非常高的肿瘤。针对浅表层肿瘤的常用治疗方式为手术切除、放射治疗和药物化疗。但这些手段存在很多缺陷，例如，侵入性的外科手术会造成大面积皮肤创伤；放射治疗和全身性化疗由于缺乏特异靶向性和肿瘤多抗性，会造成严重的副作用，且治疗效果差；这些治疗方式治疗后复发几率大。因此，寻求高效且低副作用的治疗方式成为抗浅表层肿瘤的迫切需要。

化学动力学治疗(CDT)是近些年来兴起的基于活性氧(ROS)的新型癌症治疗方式，被认为是高安全性的治疗手段。典型地，在肿瘤组织中引入某些金属离子(如铁、锰、钴、铜等)或芬顿试剂以原位催化芬顿或类芬顿反应，将肿瘤内的低活性过氧化氢(H₂O₂)转化为高毒性的羟基自由基(·OH)诱导癌细胞死亡，从而实现化学动力学治疗。相对于光动力学治疗(PDT)过程中产生的单线态氧(¹O₂)，羟基自由基是一种具有更高反应活性的活性氧，因此能诱导更强的细胞氧化破坏，从而提供更好的抗肿瘤效果。相对于正常细胞或组织，H₂O₂在肿瘤组织中过表达，而且偏酸性的肿瘤微环境更有利于催化芬顿或类芬顿反应，因此化学动力学治疗具有较高的肿瘤选择性，能有效地杀死癌细胞且避免对正常细胞或组织造成严重损伤。然而，这种芬顿型化学动力学治疗过程中羟基自由基的产生会受到肿瘤组织中有限的过氧化氢浓度、肿瘤内抗氧化防御机制(例如，高表达的还原型谷胱甘肽(GSH)能清除过量的ROS，保护癌细胞不受氧化破坏)、较低的催化效率等因素的限制，从而降低最终的抗肿瘤效果。另外，光热治疗(PTT)是另一种新兴的癌症治疗方式，其利用光热试剂在肿瘤组织聚集后，在外界光源(一般是近红外光)的激发下将光能转化为局部高热来杀死癌细胞，从而实现癌症治疗。相对而言，肿瘤细胞比正常细胞对高温更加敏感。然后，光热治疗的抗肿瘤效果会受到肿瘤细胞内的防御机制(例如热休克蛋白)、外界光源的组织穿透性、光热试剂的光热转化效率等因素的影响。研究表明，将光热治疗与其他治疗模式相结合可以优化癌症治疗效果，并降低治疗的安全风险。因此，设计多功能的治疗体系，同时具有较好的化学动力学性能和光热转化性能，并能克服治疗的限制，将大大提高癌症治疗效果。

近年来，金属过氧化物类纳米颗粒由于能在特定环境下同时提供氧气或过氧化氢以及活性金属离子以增强癌症治疗效果，受到研究者们的青睐。开发、应用新型金属过氧化物类纳米颗粒在癌症治疗方面呈现巨大的潜力。

目前传统的给药方式，例如口服和静脉注射等，仍存在一些缺陷。其中，由于体内复杂的新陈代谢和生理屏障，这些给药方式的效率受到限制，导致治疗试剂的生物可利用性很低，最终影响治疗效果。微针(MNs)具有卓越的刺穿能力和高效的药物输送能力，其能渗透皮肤角质层输送大量药物至真皮层实现高效治疗，因此被认为是一种有潜力的透皮给药工具。一般地，利用生物相容性较好的聚合物材料作为基体制备感应的微针，以控制治疗药物的释放，降低副作用。这种基于微针的透皮给药方式呈现无痛、最小化侵入性、可自我管理、治疗药物负载量可调等优点，在生物医学领域呈现广阔的发展前景。目前，微针已被开发用于疫苗递送、糖尿病治疗、肥胖抑制、脱发治疗、眼科疾病、伤疤修复等多种生物医学应用方面。针对浅表层肿瘤治疗，利用微针有望实现治疗试剂在浅表层肿瘤病灶的透皮递送，优化癌症治疗。因此，设计、开发新型的透皮微针系统用于抑制浅表层肿瘤呈现极大的吸引力。

发明内容