CN115025037A - 一种负载活性小球藻的可分离微针及其制备方法 - Google Patents
一种负载活性小球藻的可分离微针及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115025037A CN115025037A CN202210654296.3A CN202210654296A CN115025037A CN 115025037 A CN115025037 A CN 115025037A CN 202210654296 A CN202210654296 A CN 202210654296A CN 115025037 A CN115025037 A CN 115025037A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chlorella
- microneedle
- separable
- active
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 241000195649 Chlorella <Chlorellales> Species 0.000 title claims abstract description 81
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 28
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 5
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 2
- VZLZTLCFXITQBV-UHFFFAOYSA-N CC(C(C(OP([O-])[O-])=O)=C1C)=CC(C)=C1C1=CC=CC=C1.[Li+].[Li+] Chemical compound CC(C(C(OP([O-])[O-])=O)=C1C)=CC(C)=C1C1=CC=CC=C1.[Li+].[Li+] VZLZTLCFXITQBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 claims 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 39
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 39
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 39
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 abstract description 31
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 abstract description 31
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 abstract description 21
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 abstract description 4
- 206010072170 Skin wound Diseases 0.000 abstract description 3
- 230000033115 angiogenesis Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 abstract 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 abstract 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 7
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 6
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 5
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 5
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 5
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 5
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 4
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011543 agarose gel Substances 0.000 description 3
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 3
- 240000009108 Chlorella vulgaris Species 0.000 description 2
- 235000007089 Chlorella vulgaris Nutrition 0.000 description 2
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 2
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000001684 chronic effect Effects 0.000 description 2
- 230000002354 daily effect Effects 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- HHEAADYXPMHMCT-UHFFFAOYSA-N dpph Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC([N+](=O)[O-])=CC([N+]([O-])=O)=C1[N]N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 HHEAADYXPMHMCT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- MHMNJMPURVTYEJ-UHFFFAOYSA-N fluorescein-5-isothiocyanate Chemical compound O1C(=O)C2=CC(N=C=S)=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 MHMNJMPURVTYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001146 hypoxic effect Effects 0.000 description 2
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 2
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 description 2
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 2
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 2
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 2
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 2
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 2
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000029663 wound healing Effects 0.000 description 2
- 241000195628 Chlorophyta Species 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 208000008960 Diabetic foot Diseases 0.000 description 1
- 206010063560 Excessive granulation tissue Diseases 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYHQOLUKZRVURQ-HZJYTTRNSA-N Linoleic acid Chemical compound CCCCC\C=C/C\C=C/CCCCCCCC(O)=O OYHQOLUKZRVURQ-HZJYTTRNSA-N 0.000 description 1
- KHDZXBKJADQNKK-UHFFFAOYSA-N P(O)(O)O.C1(=CC=CC=C1)C=1C(=C(C(=O)[Li])C(=CC1C)C)C Chemical compound P(O)(O)O.C1(=CC=CC=C1)C=1C(=C(C(=O)[Li])C(=CC1C)C)C KHDZXBKJADQNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 238000002266 amputation Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 230000012292 cell migration Effects 0.000 description 1
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000012136 culture method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002716 delivery method Methods 0.000 description 1
- 235000013325 dietary fiber Nutrition 0.000 description 1
- 238000002073 fluorescence micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000008098 formaldehyde solution Substances 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- VZCCETWTMQHEPK-UHFFFAOYSA-N gamma-Linolensaeure Natural products CCCCCC=CCC=CCC=CCCCCC(O)=O VZCCETWTMQHEPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZCCETWTMQHEPK-QNEBEIHSSA-N gamma-linolenic acid Chemical compound CCCCC\C=C/C\C=C/C\C=C/CCCCC(O)=O VZCCETWTMQHEPK-QNEBEIHSSA-N 0.000 description 1
- 235000020664 gamma-linolenic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960002733 gamolenic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000001126 granulation tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000037313 granulation tissue formation Effects 0.000 description 1
- 230000007954 hypoxia Effects 0.000 description 1
- 230000028709 inflammatory response Effects 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 208000028867 ischemia Diseases 0.000 description 1
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 1
- OYHQOLUKZRVURQ-IXWMQOLASA-N linoleic acid Natural products CCCCC\C=C/C\C=C\CCCCCCCC(O)=O OYHQOLUKZRVURQ-IXWMQOLASA-N 0.000 description 1
- 235000020778 linoleic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960004232 linoleic acid Drugs 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002640 oxygen therapy Methods 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 238000010827 pathological analysis Methods 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N phosphorous acid Chemical compound OP(O)O OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007838 tissue remodeling Effects 0.000 description 1
- 230000037317 transdermal delivery Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/0012—Galenical forms characterised by the site of application
- A61K9/0019—Injectable compositions; Intramuscular, intravenous, arterial, subcutaneous administration; Compositions to be administered through the skin in an invasive manner
- A61K9/0021—Intradermal administration, e.g. through microneedle arrays, needleless injectors
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K36/00—Medicinal preparations of undetermined constitution containing material from algae, lichens, fungi or plants, or derivatives thereof, e.g. traditional herbal medicines
- A61K36/02—Algae
- A61K36/05—Chlorophycota or chlorophyta (green algae), e.g. Chlorella
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
- A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
- A61K47/32—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. carbomers, poly(meth)acrylates, or polyvinyl pyrrolidone
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
- A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
- A61K47/42—Proteins; Polypeptides; Degradation products thereof; Derivatives thereof, e.g. albumin, gelatin or zein
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
- A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P17/00—Drugs for dermatological disorders
- A61P17/02—Drugs for dermatological disorders for treating wounds, ulcers, burns, scars, keloids, or the like
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P3/00—Drugs for disorders of the metabolism
- A61P3/08—Drugs for disorders of the metabolism for glucose homeostasis
- A61P3/10—Drugs for disorders of the metabolism for glucose homeostasis for hyperglycaemia, e.g. antidiabetics
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
- A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
- A61M2037/0023—Drug applicators using microneedles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
- A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
- A61M2037/0046—Solid microneedles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
- A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
- A61M2037/0053—Methods for producing microneedles
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Natural Medicines & Medicinal Plants (AREA)
- Diabetes (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Hematology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mycology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Endocrinology (AREA)
- Obesity (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Alternative & Traditional Medicine (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Botany (AREA)
- Anesthesiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及一种治疗糖尿病伤口用的负载活性小球藻的可分离微针及其制备方法，具体是将GelMA水凝胶和光引发剂以及小球藻溶液混合均匀，加入到微针模具中，负压消泡5 min，重复3次，用紫外灯固化15 s，制得微针尖；再加入PVA溶液至覆盖微针尖，离心去除气泡，37℃干燥12 h即得负载活性小球藻的可分离微针。本发明通过将活性小球藻负载到以水凝胶为材料的微针针尖中，以PVA作为基底，制备出了一种负载小球藻的可分离微针。将这种可分离微针制成贴片，施加到皮肤伤口处时，PVA在几分钟内迅速溶解，将水凝胶尖端留在伤口上。在近红外LED的照射下，小球藻通过光合作用可连续地释放溶解氧，促进细胞的增殖、迁移和血管的生成，从而缓解伤口处的缺氧微环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种可分离微针的制备方法，具体地说是一种治疗糖尿病伤口用的负载活性小球藻的可分离微针及其制备方法。
背景技术
全球有数亿人患有糖尿病，其中很多患者都面临着糖尿病足溃疡的风险，严重者将面临截肢的风险。糖尿病慢性伤口不仅发病率和死亡率高，而且相关的医疗费用也给医疗系统带来沉重的经济负担。研究表明，氧气对于正常的细胞生长和呼吸至关重要，充足的氧气是治疗糖尿病伤口的关键因素。因此，解决缺氧问题是糖尿病慢性创面治疗中亟待解决的关键问题。然而，现有的临床治疗方法不容易向糖尿病伤口输送或维持足够的氧气。比如高压氧吸入不能防止糖尿病伤口局部缺血；局部气态氧疗法则因外部气体对组织的渗透作用有限而效果不佳。
目前已开发出的多种载氧材料对促进糖尿病伤口的愈合虽有一定的疗效，但大多数载氧体系的氧气渗透率低，且难以维持长期供氧，这是由于伤口敷料只能接触伤口表面，无法深入伤口内部，因而导致疗效不佳。
发明内容
本发明的目的就是提供一种治疗糖尿病伤口用的负载活性小球藻的可分离微针及其制备方法，以解决大多数载氧体系因氧气渗透率低而导致疗效不佳的问题。
本发明是这样实现的：一种负载活性小球藻的可分离微针的制备方法，将GelMA水凝胶和光引发剂以及小球藻溶液混合均匀，加入到微针模具中，负压消泡5 min，重复3次，用紫外灯固化15 s，制得微针尖；再加入PVA溶液至覆盖微针尖，离心去除气泡，37 ℃干燥12 h即得负载活性小球藻的可分离微针。
本发明负载活性小球藻的可分离微针的制备方法，具体包括以下步骤：
a、小球藻的培养：将培养基置于灭菌培养瓶中，再将小球藻菌株接种于灭菌培养瓶内，密封后进行无菌培养；
b、微针尖的制备：将GelMA水凝胶10%（w/v）和光引发剂苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂0.5%（w/v）混合均匀，得GelMA水凝胶溶液，取步骤a培养好的小球藻溶液用PBS缓冲液清洗，再经离心处理后得到小球藻沉淀物，将小球藻沉淀物与GelMA水凝胶溶液按重量1︰1的比例混合均匀，加入到微针模具中，对微针模具中的混合溶液进行负压消泡处理，再用紫外灯照射，以对针尖固化处理，光照结束，得到微针尖；
c、成品的制备：将PVA溶液加入制得微针尖的微针模具中，溶液覆盖微针尖，离心去除气泡，经干燥处理后即得负载活性小球藻的可分离微针。
进一步地，步骤a中所用的菌株是编号为FACHB-482的Chlorella vulgaris。
进一步地，步骤a中的无菌培养方式是，将灭菌培养瓶放置在培养温度为25 ℃的光照培养箱内静态培养5~10天，每天给予12 h的光照和12 h的暗处理。
进一步地，步骤b中的负压消泡处理方式是，使用真空干燥器对混合溶液进行负压消泡5 min，重复3次。
进一步地，步骤c中的干燥处理方式是，37℃干燥12 h。
本发明治疗糖尿病伤口用的负载活性小球藻的可分离微针，通过将GelMA水凝胶和光引发剂以及小球藻溶液混合均匀，加入到微针模具中，负压消泡5 min，重复3次，用紫外灯固化15 s，制得微针尖；再加入PVA溶液至覆盖微针尖，离心去除气泡，37 ℃干燥12 h后制备而成。
小球藻（Cv）是一种微小的绿藻，富含蛋白质、脂质、多糖、膳食纤维、维生素和微量元素，其不但具有良好的生物相容性，更重要的是，小球藻具有其它植物十倍以上的光合作用能力，能够产生大量的溶解氧，被称为“罐装的太阳”。因此，小球藻可以作为“氧气供应工厂”，持续提供溶解氧，缓解糖尿病伤口处的缺氧微环境。可分离微针具有一定的透气性，并可以微创、无痛、高效的透皮给药方式进入内部组织。
本发明通过将活性小球藻负载到以水凝胶为材料的微针针尖中，以PVA作为基底，制备出了一种负载小球藻的可分离微针（CvMN）。将这种可分离微针制成贴片，施加到皮肤伤口处时，PVA在几分钟内迅速溶解，将水凝胶尖端留在伤口上。在近红外LED的照射下，小球藻通过光合作用可连续地释放溶解氧，促进细胞的增殖、迁移和血管的生成，从而缓解伤口处的缺氧微环境。同时，小球藻内部富含有微量元素Zn2+和Mg2+，其固有的抗氧化作用可以有效清除自由基，降低糖尿病伤口的炎症反应，从而加速糖尿病伤口的愈合。实验表明可分离微针内部所负载的小球藻至少可以保持6天的活性，由此确保了产生氧气的连续性。总之，本发明所制备的负载活性小球藻的可分离微针具有高生物相容性、降低炎症反应，诱导血管生成，再上皮化和胶原沉积，能够有效加速糖尿病伤口的愈合。
附图说明
图1是负载活性小球藻的可分离微针的制备流程图。
图2是负载活性小球藻的可分离微针的结构示意图。
图3是负载活性小球藻的可分离微针的SEM图。
图4是负载活性小球藻的可分离微针的分离能力示意图，其中，图4a是PVA基底层的溶解性能图；图4b是可分离微针针尖保留在琼脂糖水凝胶内部的横截面荧光图像；图4c是可分离微针应用于琼脂糖水凝胶后的平面荧光图像。
图5是小球藻与负载活性小球藻的可分离微针的产氧能力示意图；其中，图5a是不同浓度 Cv释放溶解氧的比较图；图5b是CvMN在光照或黑暗条件下释放溶解氧的比较图；图5c是添加不同浓度葡萄糖的 Cv（1×109 CFU/mL）释放溶解氧的比较图；图5d是 Cv溶液和CvMN（1×109 CFU/mL）在添加或没有添加 500 μM葡萄糖的条件下，两者之间释放溶解氧的比较图；图5e是一周内不同组的氧气释放比较图。
图6是小球藻的抗氧化能力示意图。
图7是负载活性小球藻的可分离微针用于治疗糖尿病小鼠伤口的愈合图片。
图8是治疗后伤口组织的病理分析。
具体实施方式
如图1所示，本发明负载活性小球藻的可分离微针（CvMN）的制备过程包括以下步骤：
（1）小球藻的培养：
小球藻菌株（拉丁种名Chlorella vulgaris，编号为：FACHB-482）购买于中科院淡水藻种库。将配置好的BG-11培养基置于50 mL灭菌培养瓶中，随后在超净台内将菌株接种于灭菌培养瓶内，密封瓶口并标明接种日期，进行无菌培养。灭菌培养瓶放置在培养温度为25 ℃的光照培养箱内，静态培养5-10天，每天给予12 h的光照和12 h的暗处理。制备好的小球藻溶液备用。
（2）微针尖的制备：
将GelMA水凝胶10%（w/v）和光引发剂苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂0.5%（w/v）混合均匀，得GelMA水凝胶溶液。取小球藻溶液，用PBS缓冲液清洗3次，离心处理（4000rpm，5 min）后，得到小球藻沉淀物。将小球藻沉淀物与制得的GelMA水凝胶溶液混合均匀，加入到微针模具中，使用真空干燥器对混合溶液负压消泡5 min，重复3次，随后用紫外灯照射15 s，以对微针尖进行固化处理。光照结束后，得到微针尖。
（3）成品的制备：
加入20%（w/v）PVA溶液加入制得微针尖的微针模具中，并使其完全覆盖微针尖，离心去除气泡，经37 ℃干燥12 h即得负载活性小球藻的可分离微针成品。
用光学显微镜对制备的负载活性小球藻的CvMN进行拍照，得到图2所示的产品结构。结果中可以看出，所制备的CvMN具有15×15的微针阵列，针尖长度相同且排列整齐，尖端呈金字塔形，高度为600 μM。
喷金到微针表面，再用冷场发射扫描电子显微镜（SEM）观察产品的微针结构，得到图3所示的SEM图。从图中可以看出，所制备的负载活性小球藻的可分离微针呈深绿色。
PVA基底层的溶解性能：将PVA基底层浸泡在装有PBS缓冲液的烧杯中，并置于磁力搅拌器上，在37 ℃条件下，以400 rpm的转速进行搅拌，在不同时间点（0、1、2、3、4、5 min）对PVA基底层的重量变化进行测定。每次称量时，使用移液枪除去原来的PBS缓冲液，加入等量新的PBS缓冲液。最后通过PVA基底层的重量变化与初始重量的比率来计算溶解速度。由图4a可见，CvMN的基底层在37 ℃的PBS缓冲液中5 min内完全溶解，表明当CvMN应用于皮肤时，PVA基底层在短时间内能够迅速溶解，从而实现微针尖端与基底分离，将针尖保留在皮肤内部。
CvMN的分离能力测定：首先将3%（w/v）的琼脂糖粉末溶解在去离子水中，用微波炉加热30 s至沸腾，取出迅速倒入24孔板中，待琼脂糖溶液冷却后形成水凝胶。用镊子夹取FITC标记的微针，将其压在琼脂糖凝胶的表面，5 min后用吸水纸擦去琼脂糖凝胶表面溶解的PVA背衬层。随后使用荧光显微镜观察琼脂糖凝胶内部针尖形貌，并拍摄图像。使用琼脂糖水凝胶模拟皮肤表面，将针尖用FITC标记的微针应用在水凝胶表面时，基底层迅速溶解，仅留下荧光尖端保留在水凝胶内部（如图4b、图4c所示），以上结果表明CvMN具有理想的可分离能力。
如图5所示，CvMN的产氧能力测定：
首先是小球藻的产氧能力测定：收集不同浓度的小球藻沉淀（105、106、107、108与109 CFU/mL），PBS清洗三遍并重悬于PBS中。以PBS作为测量介质，在635 nm NIR LED（光剂量为50 mW/cm2）的照射下，使用溶氧仪测量氧气含量，每组平行测定三次。
其次是CvMN的产氧能力测定：通过CvMN（1×109 CFU/mL）的光响应性能，检测CvMN内部小球藻的活性。将CvMN置于（635 nm，50 mW/cm2）NIR LED下照射30 min，避光处理30min，一共循环6个周期，使用溶氧仪检测氧气含量，每组平行测定三次。接下来验证葡萄糖是否可以增加Cv（1×109 CFU/mL）和CvMN（1×109 CFU/mL）的产氧量，将二者分别置于PBS中，添加125、250和500 μM的葡萄糖，使用NIR LED（635 nm，50 mW/cm2）照射30 min，用溶氧仪检测氧气含量，每组平行测定三次。在4 ℃条件下，将小球藻及CvMN分散在BG11（pH=7.4）培养基中，每天监测氧气产量，为期一周。
如图5a所示，在近红外LED的照射下，小球藻能够通过光合作用并产生大量氧气，且产氧量与小球藻的浓度呈正相关。图5b所示，在光照充足的情况下，CvMN的溶解氧浓度在30 min内从0 mg/L逐渐增加到6.8 mg/L。在黑暗条件下，溶解氧在30 min内从6.8 mg/L逐渐下降至0 mg/L，表明可分离微针尖端所负载的小球藻具有完全的活性，可以进行光合作用和呼吸作用。
在小球藻溶液或CvMN中加入不同浓度的葡萄糖（0、125、250、500 μM），用来模拟高糖环境，如图5c、5d所示，糖分的增加可以提高CvMN和小球藻的产氧量，相同浓度的CvMN和小球藻的产氧量之间没有明显差异。图5e所示，在光照条件下，CvMN和小球藻的产氧量保持相对稳定的，具有良好的稳定性，可以持续可控地产生氧气，满足治疗糖尿病伤口的需要。
测定DPPH清除自由基的能力：将150 uL不同浓度小球藻溶液加入到150 uL（0.1mmol/L）1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）的甲醇溶液中。剧烈振摇，在室温下避光孵育30min后，使用酶标仪在517 nm波长处测定样品吸光度，所有实验平行测定三次，得到如图6所示的清除自由基的能力。小球藻内部富含维生素、γ-亚麻酸、亚油酸等多种抗氧化物质，如图6所示，清除自由基的效率随着小球藻浓度的增加而增加，表明小球藻可以通过有效清除伤口组织处的自由基，进一步改善伤口愈合过程。
将DB/DB糖尿病小鼠随机等分为4组（Con、DM-Con、CvMN+Dark、CvMN+Light），每组6只小鼠。Con组是正常小鼠，不接受任何治疗。CvMN+Light组是糖尿病小鼠，使用CvMN治疗且每天给予光照90 min。CvMN+Dark组同样采用CvMN进行治疗，但是不给予光照处理。DM-Con组是糖尿病小鼠，且不接受任何治疗，得到如图7所示的治疗效果。与其他组相比，CvMN（Light）的恢复效果最好，第12天时，伤口几乎完全愈合，接近正常小鼠的愈合时间。
为了评估伤口区域的表皮再生和炎症，将收集的皮肤标本在10%甲醛溶液中固定，脱水，制作成5µm厚的石蜡切片，随后进行HE、Masson染色，结果如图8所示：通过H&E染色和Masson三色染色可以观察到伤口上皮化、胶原沉积和肉芽组织形成的过程。CvMN（Light）组通过光合作用为糖尿病创面提供了足够的溶解氧，所以上皮间隙和肉芽组织的厚度值最高、皮肤创面上皮结构更完整、胶原蛋白含量最高，而DM-Con和CvMN（Dark）组的伤口表皮厚度和胶原沉积相对较低。由于胶原蛋白沉积在伤口组织重塑中发挥了极其重要的作用，因此，CvMN（Light）在伤口愈合中具有最佳的治疗效果。
Claims (8)
1.一种负载活性小球藻的可分离微针的制备方法，其特征是，将GelMA水凝胶和光引发剂以及小球藻溶液混合均匀，加入到微针模具中，负压消泡5 min，重复3次，用紫外灯固化15 s，制得微针尖；再加入PVA溶液至覆盖微针尖，离心去除气泡，37 ℃干燥12 h即得负载活性小球藻的可分离微针。
2.一种负载活性小球藻的可分离微针的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
a、小球藻的培养：将培养基置于灭菌培养瓶中，再将小球藻菌株接种于灭菌培养瓶内，密封后进行无菌培养；
b、微针尖的制备：将GelMA水凝胶10%（w/v）与光引发剂苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂0.5%（w/v）混合均匀，得GelMA水凝胶溶液，取步骤a培养好的小球藻溶液用PBS缓冲液清洗，再经离心处理后得到小球藻沉淀物，将小球藻沉淀物与GelMA水凝胶溶液按重量1︰1的比例混合均匀后，加入到微针模具中，对微针模具中的混合溶液进行负压消泡处理，再用紫外灯照射，以对针尖进行固化处理，光照结束，得到微针尖；
c、成品的制备：将20%（w/v）PVA溶液加入制得微针尖的微针模具中，溶液覆盖微针尖，离心去除气泡，经干燥处理后即得负载活性小球藻的可分离微针。
3.根据权利要求1所述的负载活性小球藻的可分离微针的制备方法，其特征是，步骤a中所用的小球藻菌株是编号为FACHB-482的Chlorella vulgaris。
4.根据权利要求1所述的负载活性小球藻的可分离微针的制备方法，其特征是，步骤a中的无菌培养方式是，将灭菌培养瓶放置在培养温度为25 ℃的光照培养箱内静态培养5~10天，每天给予12 h的光照和12 h的暗处理。
5.根据权利要求1所述的负载活性小球藻的可分离微针的制备方法，其特征是，步骤b中的负压消泡处理方式是，使用真空干燥器对混合溶液进行负压消泡5 min，重复3次。
6.根据权利要求1所述的可负载活性小球藻的分离微针的制备方法，其特征是，步骤c中的干燥处理方式是，37℃干燥12 h。
7.一种负载活性小球藻的可分离微针，其特征是，利用权利要求2~6任一权利要求所述的负载活性小球藻的可分离微针的制备方法制备而成。
8.一种负载活性小球藻的可分离微针，其特征是，通过将GelMA水凝胶和光引发剂以及小球藻溶液混合均匀，加入到微针模具中，负压消泡5 min，重复3次，用紫外灯固化15 s，制得微针尖；再加入PVA溶液至覆盖微针尖，离心去除气泡，37 ℃干燥12 h后制备而成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210654296.3A CN115025037A (zh) | 2022-06-10 | 2022-06-10 | 一种负载活性小球藻的可分离微针及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210654296.3A CN115025037A (zh) | 2022-06-10 | 2022-06-10 | 一种负载活性小球藻的可分离微针及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115025037A true CN115025037A (zh) | 2022-09-09 |
Family
ID=83123720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210654296.3A Pending CN115025037A (zh) | 2022-06-10 | 2022-06-10 | 一种负载活性小球藻的可分离微针及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115025037A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116459385A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-07-21 | 天津大学 | 一种基于微藻的活体水凝胶及其制备方法和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040133188A1 (en) * | 2000-01-12 | 2004-07-08 | Pnina Vardi | Implantable device |
| CN111450042A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-07-28 | 南京鼓楼医院 | 一种可控的氧载体微针及其应用 |
| CN114404666A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-04-29 | 南京鼓楼医院 | 一种用于创面修复的原位打印支架及其制备方法 |
| WO2022266841A1 (zh) * | 2021-06-22 | 2022-12-29 | 天津大学 | 产氢生物微针制品及其制备方法和用途 |
-
2022
- 2022-06-10 CN CN202210654296.3A patent/CN115025037A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040133188A1 (en) * | 2000-01-12 | 2004-07-08 | Pnina Vardi | Implantable device |
| CN111450042A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-07-28 | 南京鼓楼医院 | 一种可控的氧载体微针及其应用 |
| WO2022266841A1 (zh) * | 2021-06-22 | 2022-12-29 | 天津大学 | 产氢生物微针制品及其制备方法和用途 |
| CN114404666A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-04-29 | 南京鼓楼医院 | 一种用于创面修复的原位打印支架及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| XIAOXUAN ZHANG等: "Black Phosphorus-Loaded Separable Microneedles as Responsive Oxygen Delivery Carriers for Wound Healing", 《ACS NANO》, vol. 14, pages 5901, XP055864326, DOI: 10.1021/acsnano.0c01059 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116459385A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-07-21 | 天津大学 | 一种基于微藻的活体水凝胶及其制备方法和应用 |
| CN116459385B (zh) * | 2023-03-27 | 2024-08-16 | 天津大学 | 一种基于微藻的活体水凝胶及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zehra et al. | Oxygen generating polymeric nano fibers that stimulate angiogenesis and show efficient wound healing in a diabetic wound model | |
| CN115040773B (zh) | 一种治疗慢性感染创面的微针贴片及其制备方法和应用 | |
| Li et al. | Collagen/chitosan/genipin hydrogel loaded with phycocyanin nanoparticles and ND-336 for diabetic wound healing | |
| CN112321778A (zh) | 一种双蛋白水凝胶的制备方法 | |
| CN113440640B (zh) | 一种藻-菌凝胶敷料及其制备方法 | |
| Cai et al. | Immunomodulatory melanin@ Pt nanoparticle-reinforced adhesive hydrogels for healing diabetic oral ulcers | |
| Li et al. | Calcium Peroxide‐Based Hydrogel Patch with Sustainable Oxygenation for Diabetic Wound Healing | |
| CN117224829A (zh) | 一种用于糖尿病伤口愈合的魔芋葡甘聚糖微针贴片及其制备方法与应用 | |
| CN117547503A (zh) | 负载抗炎外泌体的GelMA水凝胶及其制备方法和应用 | |
| Yu et al. | Multifunctional hyaluronic acid/gelatin methacryloyl core-shell microneedle for comprehensively treating oral mucosal ulcers | |
| CN115025037A (zh) | 一种负载活性小球藻的可分离微针及其制备方法 | |
| CN115785485A (zh) | 一种白及多糖-明胶水凝胶的制备方法及其应用 | |
| CN111686092B (zh) | 一种多孔硅石墨烯量子点复合载药颗粒的制备方法及伤口敷料及伤口敷料的制备方法及用途 | |
| WO2025129961A1 (zh) | 一种复合生物活性无机硅酸盐水凝胶伤口敷料的制备方法 | |
| Liu et al. | Poly (lactic-co-glycolic acid)-Chitosan–gelatin composite nanomaterials for the treatment of diabetic foot ulcer wound infection | |
| CN110639052B (zh) | 一种促进创面愈合的复合凝胶体系及其制备方法和应用 | |
| CN115300615A (zh) | 聚多巴胺包裹血红蛋白氧载体在制备促创面愈合药物中的应用 | |
| CN114246975B (zh) | 一种负载干细胞的鱼胶原蛋白创面修复海绵及其制备方法 | |
| CN116173296B (zh) | 一种具有生物活性的双蛋白弹性水凝胶及其制备方法 | |
| WO2016037388A1 (zh) | 促进伤口愈合的制剂及其制备方法及使用方法 | |
| CN120000623A (zh) | 一种多功能微针贴片及其制备方法和应用 | |
| CN120284839A (zh) | 一种负载小球藻的丝蛋白微针贴片、制备及其在促进糖尿病伤口愈合中的应用 | |
| CN116869917A (zh) | 一种可溶性微针、制备方法及其应用 | |
| CN118987332A (zh) | 一种载人参皂苷Rg1的动态水凝胶及其制备方法 | |
| CN116549714A (zh) | 一种可注射多糖水凝胶及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220909 |