[00034231]蜂海綿骨針作為一種新型生物醫學材料的應用

一、項目簡介 蜂海綿骨針（Sponge Haliclona sp. Spicules, SHS）是呈游離的雙尖針狀結構（蜂海綿及蜂海綿骨針的形態結構見圖1A&B），其末端尖銳，尺寸穩定，機械強度高，可刺入角質層打開皮膚屏障，并長時間滯留于皮膚角質層形成大量持續存在的微通道（圖1C），從而提高生物大分子藥物的經皮吸收。蜂海綿骨針作用與皮膚后，皮膚角質層屏障可逐漸自愈，不會對皮膚造成嚴重的創傷（圖1D）。蜂海綿骨針使用的劑量非常靈活，促滲強度也可以通過使用方式進行靈活調整，還可以應用于不同面積的病灶部位。此外，通過聯合脂質體、表面修飾等方式，蜂海綿骨針皮膚促滲效果及范圍顯著提高與擴大，因此蜂海綿骨針非常有潛力成為一種新型的藥用輔料，作為一種新型微針用于皮膚給藥的物理促滲，應用于經皮給藥系統、經皮疫苗制劑及醫學美容等領域。 圖1 蜂海綿骨針作為新型微針作用于皮膚。A蜂海綿sponge Haliclona sp.采集樣本；B蜂海綿骨針( SHS）外形與結構；C蜂海綿骨針作用于豚鼠皮膚；D蜂海綿骨針作用于皮膚后（作用10天后所拍照片），可能隨著角質層的生理性剝落而自動脫落，皮膚角質層屏障可逐漸恢復。 二、技術成熟度 蜂海綿骨針技術目前已申請四項發明專利。 1.一種皮膚促滲方法及其促滲劑 2.一種經皮吸收組合物及其在制備經皮吸收制劑中的用途 3.一種表面修飾硅烷基的蜂海綿骨針及其制備方法 4.一種在海綿骨針表面修飾功能基團的制備方法 蜂海綿骨針一代技術，蜂海綿骨針作為一種新型微針用于皮膚給藥的物理促滲，并可有效促進一系列親水性生物大分子的經皮吸收（已申請專利，專利申請號CN2016102679355; WO2017/186046 A1）， 圖2 蜂海綿骨針顯著大幅增加生物大分子模型藥物（Dextran，10K）的經皮吸收。A蜂海綿骨針作用下，Dextran（10K）在皮膚各層的累積和分布的變化（與對照組相比，Dextran經皮總吸收增加33.09±7.16倍，皮膚深層增加62.32±13.48倍。有統計學差異*p<0.05,**p<0.01）；B 無SHS作用，Dextran（10K） 只可堆積在皮膚淺表層；C SHS作用后，Dextran（10K） 經皮吸收大幅增加并滲透至皮膚深層。 蜂海綿骨針二代技術：蜂海綿骨針與納米脂質體產生協同作用，也進一步增加玻尿酸（MW：200-250K）的經皮吸收。蜂海綿骨針、脂質體（CL）和柔性脂質體（FL）單獨使用均可增加玻尿酸的經皮吸收，但蜂海綿骨針與脂質體聯合使用后，吸收效果顯著增強，尤其是蜂海綿骨針與FL的聯合使用，吸收可達37.9%（圖3）。以此為基礎申請了一項國內專利（專利名稱: 一種經皮吸收組合物及其在制備經皮吸收制劑中的用途,申請號:201710666564.2）和一項PCT專利（申請號為201710666564.2，專利名稱：一種經皮吸收組合物及其在制備經皮吸收制劑中的用途）。 圖3蜂海綿骨針（SHS)和納米脂質體產生協同作用，增加親水性生物大分子的經皮吸收。A SHS單獨及SHS+FL協同作用下，玻尿酸（Hyaluronic acid）在皮膚各層的累積和分布的變化（與對照組相比，SHS單獨作用可使Hyaluronic acid經皮總吸收量從1%增加至約7%；而SHS+FL協同作用，其經皮總吸收量可大幅增加至近38%。有統計學差異*p<0.05，**p<0.01） 蜂海綿骨針四代技術：CY7標記實驗，我們在蜂海綿骨針表面成功地標記了CY7熒光,這一突破為蜂海綿骨針的體內外追蹤實驗提供了可能性（見圖5）。以此為基礎申請了一項國內專利（專利名稱: 一種在海綿骨針表面修飾功能基團的制備方法） 蜂海綿骨針五代技術：丁基、辛基化學修飾及GFP綠色熒光蛋白吸附實驗 在骨針表面進行丁基、辛基修飾后，與GFP綠色熒光蛋白成功吸附，在冷凍干燥后骨針表面仍帶有大量熒光，通過透皮實驗，觀察到骨針吸附的GFP順利經骨針攜帶釋放入細胞，標志著骨針直接攜帶藥物等活性成分進入皮膚得以實現（見圖6）。以此為基礎申請了一項國內專利（專利名稱: 一種表面修飾硅烷基的蜂海綿骨針及其制備方法,申請號: 201811175149.8） 圖5 共聚焦顯微鏡下CY7標記的海綿骨針及該海綿骨針與FITC-玻尿酸柔性脂質體透皮后的皮膚熒光圖。A CY7標記海綿骨針;B該海綿骨針與FITC-玻尿酸柔性脂質體透皮后的皮膚熒光圖 圖6 丁基、辛基修飾蜂海綿骨針吸附的綠色熒光蛋白經透皮釋放進入皮膚。A丁基修飾的物理吸附了GFP的骨針；B辛基修飾的物理吸附了GFP的骨針; C 凍干后的丁基修飾的物理吸附了GFP的骨針；D 凍干后的辛基修飾的物理吸附了GFP的骨針；E, F丁基、辛基修飾蜂海綿骨針吸附的綠色熒光蛋白經透皮釋放進入皮膚。 上述蜂海綿骨針技術路線清晰、操作流程穩定、工藝成熟可靠。 三、應用范圍 蜂海綿骨針可廣泛用于化妝品、皮膚疾?。ㄣy屑?。┲委?、胰島素輸送、疫苗輸送等領域。 四、投產條件和預期經濟效益 主要原料蜂海綿，目前國內供應充足。普通蜂海綿骨針年產1噸，預計投資150萬元，年銷售額500萬元。蜂海綿骨針化妝品年產10萬套，預計投資30萬元（不包含GMP車間搭建、設備），銷售額500萬元。 五、合作方式 技術轉讓或聯合生產，具體合作方式可商議。