贴上就能深层治！中山七院可穿戴超声微针破解给药困局

近日，中山大学附属第七医院徐云升主任、朱林榆主任和中山大学蒋乐伦教授团队在《Acta Biomaterialia》期刊上在线发表题为 “A Wearable Ultrasound-Assisted Microneedle System for the Treatment of Poorly Permeable Skin Lesions"的原创性论著。该研究面向增生性瘢痕、银屑病等难渗透皮肤病灶中存在的皮肤屏障强、组织增厚、药物难以深入病灶等问题，提出了一种可穿戴超声辅助微针系统（wearable ultrasound-assisted microneedle system，WUAMS）。该系统将低频超声驱动与二氧化钛纳米管（TiO₂ nanotubes）功能化钛微针相结合，实现了病变皮肤的低力穿刺、药物原位释放和深层递送，为难渗透皮肤病灶的局部精准治疗提供了新的思路。

皮肤是人体重要的天然屏障，但在增生性瘢痕、银屑病等慢性皮肤病中，病灶区域常伴随角质层增厚、胶原异常沉积和炎症微环境紊乱，使药物难以通过传统经皮方式进入深层组织。局部注射虽然能够提高给药深度，但存在疼痛明显、操作依赖专业人员、给药分布不均等问题。因此，构建一种兼具微创性、可穿戴性和主动递药能力的治疗系统，对于提升此类疾病的局部治疗效果具有重要意义。

针对上述问题，研究团队构建了WUAMS系统（图1），主要由超声驱动模块和超声微针换能器模块两个模块组成。其中，超声驱动模块包含超声驱动电子元件和一个3D打印外壳；该外壳利用摩方精密面投影微立体光刻（PμSL）技术（nanoArch® S140，精度：10μm），采用生物相容性树脂（BIO）制备而成，实现了电路与换能器的集成封装，形成单一紧凑单元。该系统以二氧化钛纳米管功能化钛微针作为核心递药单元，利用微针在病变皮肤表面形成微通道，绕过角质层及异常增厚组织造成的递送屏障；同时，低频超声驱动微针产生振动，一方面降低微针刺入皮肤所需的作用力，另一方面促进药物从二氧化钛纳米管结构中释放，并增强其向病灶深部组织的扩散。由此，该系统形成了“低力穿刺—主动释药—深层递送"的连续治疗过程。

图1. WUAMS组成及其作用机制示意图。

研究结果显示，超声辅助显著改善了微针穿刺性能（图2）。与Microneedle（MN）相比，WUAMS在瘢痕组织中的穿刺力降低了5.94倍，且穿刺响应更快。WUAMS在多种皮肤模型中表现出更低的穿刺阻力和更高的穿刺效率。这主要归因于超声振动有效降低微针与皮肤之间的静摩擦力，从而降低穿刺阻力并加速穿刺过程。

图2. WUAMS的力学性能评价。

除穿刺性能外，研究团队还系统评价了WUAMS的药物递送能力（图3）。在SD大鼠体内Cy7动态成像实验中，WUAMS组表现出更大的染料扩散面积和更长的组织滞留能力，其扩散面积分别为超声组（US）、微针组（MNP）和注射组（Injection）的1.28倍、1.73倍和2.44倍（图3a、c）。在罗丹明B组织穿透实验中，WUAMS组的递送深度分别为单纯微针组、单独超声组和被动扩散组的1.62倍、3.79倍和15.02倍（图3b、d）。这些结果说明，低频超声与二氧化钛纳米管功能化钛微针的协同作用能够显著提升药物在皮肤组织中的扩散、滞留和深层递送效果。

图3. WUAMS的给药性能。

在疾病治疗验证方面，研究团队首先在兔耳增生性瘢痕模型中评估了WUAMS的治疗效果（图4）。结果显示，WUAMS辅助递药能够明显改善瘢痕组织外观和组织结构，减轻胶原异常沉积及纤维化相关表现，说明该系统能够有效促进药物进入瘢痕病灶深层，并改善增生性瘢痕的病理状态。

图4. WUAMS兔耳瘢痕在体治疗效果。

进一步地，研究团队在银屑病样小鼠模型中验证了WUAMS的治疗效果（图5）。结果表明，该系统能够缓解皮肤增厚和炎症浸润，并改善相关炎症指标，显示出其在炎症性皮肤病局部治疗中的应用潜力。上述结果说明，WUAMS不仅能够提升药物递送效率，还能够有效改善不同类型难渗透皮肤病灶的病理表现。

图5. WUAMS在银屑病小鼠中的在体治疗效果。

总结：该研究围绕难渗透皮肤病灶的高效局部治疗需求，构建了集二氧化钛纳米管功能化钛微针、低频超声驱动和可穿戴设计于一体的主动递药系统。该系统突破了传统外用药物递送效率低、局部注射依从性差等局限，兼具微创穿刺、主动释药、深层递送和可穿戴应用等优势。未来，WUAMS有望进一步拓展至黑色素瘤等慢性皮肤病治疗，为可穿戴微针递药系统的临床转化提供重要参考。