生長激素在人體生長發育中起著關鍵作用。若腦垂體分泌的生長激素不足，可能會導致兒童發育緩慢和身材矮小，這種疾病被稱為生長激素缺乏癥（GHD）。除了影響身高，生長激素缺乏也會增加青少年抑郁和焦慮的風險，嚴重影響患者的身心健康。

目前的主流的治療方案是生長激素替代療法，即每天皮下注射重組人生長激素（rhGH)。經過多年的臨床實踐，這種方法被證明是安全有效的。然而，生長激素缺乏癥通常需要持續治療，天天打針的狀況也許要維持數年，每年的費用高達幾萬元，這給患者及其家庭帶來了沉重的精神和經濟負擔。根據美國的一項調查，由于不堪重負，超過40%的GHD患者在13歲之前就停止治療。

為了解決這些問題，中山大學研究團隊及廣州市婦女兒童醫療中心研究團隊聯合開發出一款緩釋生長激素的微針貼片，可用于生長激素缺乏癥的治療。這項研究成果于近日發表在《Acta Pharmaceutica Sinica B》雜志上，這種新的貼片可顯著提高患者依從性，降低患者的經濟負擔。
 

研究材料與方法
在這項研究中，研究人員制備出一種主動分離的微針貼片（MN貼片），并通過體外和體內實驗對其進行測試。作者在體外測試了MN貼片的分離效率、rhGH釋放曲線及其穩定性。對于體內實驗，作者從賽業生物購得垂體切除的雄性大鼠，作為生長激素缺乏癥的研究模型評估了MN貼片的體內藥代動力學、治療效果和降解。

技術路線
01設計緩釋生長激素的MN貼片
02在體外測試MN貼片的分離效率和給藥效率
03測試MN貼片可控釋放rhGH的能力
04在體內測試MN貼片釋放rhGH的藥代動力學

研究結果
1.MN貼片的設計與制作
研究團隊此次開發出一種基于絲蛋白的微針貼片（PAA/NaHCO₃-Silk MN），用于重組人生長激素（rhGH）的持續釋放（圖1）。絲蛋白作為一種友好的蛋白質載體材料，可在溫和的全水條件下構建，保證rhGH的活性。為了實現MN貼片的主動分離，他們在PAA分離層中添加了起泡物質NaHCO₃，形成了活性背襯。將這種MN貼片按壓到皮膚上1分鐘后，PAA吸收皮膚間質液后產生H⁺，它與NaHCO₃反應后生成CO₂氣體，從而實現MN貼片的主動分離。
 

 圖1 主動分離MN貼片的設計

2.主動分離MN貼片的體外測試
為了確定MN貼片是否能有效遞送藥物，研究人員將TRITC-BSA作為模擬藥物裝載到MN貼片中，并在豬皮上進行了離體測試。將測試的貼片貼在豬皮上1分鐘，然后剝離。他們發現，主動分離MN貼片的分離效率超過95%，而對照組PAA-Silk MN貼片僅為32%。同時，主動分離MN貼片藥物遞送的效率是PAA-Silk MN貼片的4倍。這表明，主動分離MN貼片可以在快速高效分離的同時保證極高的藥物遞送效率。

接下來，研究人員探索了主動分離MN貼片可控釋放rhGH的能力。他們發現，控制MN貼片的退火條件可獲得不同的釋放曲線。在某些條件下，MN貼片中的TRITC-rhGH可在2小時內釋放20%，而其余80%在16天內持續釋放。在綜合分析藥物擴散機制和絲蛋白的二級結構后，作者認為退火處理增加了絲蛋白β-折疊結構的含量，降低了絲蛋白在水中的溶解度，因此形成了相對穩定的MN剛性結構。

為了降低成本，作者希望這款MN貼片能夠實現常溫運輸和儲存，于是將MN貼片在室溫下置于干燥器內1個月，然后測試rhGH的結構和功能以驗證其在儲存過程中的穩定性。分析結果表明，rhGH的穩定性和活性不僅在MN貼片的加工過程中得以保持，而且在貼片于室溫放置1個月后仍得以保持。

3.主動分離MN貼片的體內測試
為了探索從MN貼片上釋放的rhGH的藥代動力學和活性，研究人員將MN貼片按壓在SD大鼠皮膚上1分鐘后進行檢測，發現大鼠血漿中的rhGH濃度在6小時后達到峰值，并在7天后下降到與對照組同一水平。同時，MN貼片可使大鼠在15天內持續產生高水平的IGF-1，這是hGH活性的生物標志物。這些結果表明，主動分離MN貼片可在7天內持續釋放rhGH，同時保持rhGH的生物活性。

那么，這種MN貼片是否可用于生長激素缺乏癥的治療？研究人員以切除垂體的大鼠作為GHD模型（該大鼠模型由賽業生物提供），開展了后續實驗。每只大鼠每周使用一張貼片，連續三周。對照大鼠則每天注射rhGH，連續21天。作者發現，在增加GHD大鼠的體重和身高方面，每周一次的MN貼片達到的效果與每天注射rhGH相當（圖2）。同時，MN貼片還能顯著改善GHD大鼠的骨骼質量。
 

圖2 MN貼片與注射rhGH的效果對比

此外，PAA/NaHCO₃-Silk MN系統還具有出色的生物降解性，在體內21天后就已完全降解。它還具有良好的生物兼容性，在21天的治療過程中沒有觀察到明顯的副作用，適合臨床應用。

研究結論
研究人員在此以蠶絲蛋白為原料，研制了一種用于治療生長激素缺乏癥的活性MN貼劑，可用于rhGH的持續釋放。與皮下注射相比，MN貼片可實現自我管理，1分鐘即可完成給藥，無明顯痛感，適合活潑好動的兒童。MN貼片可在大鼠體內持續釋放rhGH達7天以上，效果與每天注射rhGH相當。此外，MN貼片不需要冷鏈運輸和儲存，在室溫下可保持穩定1個月。

總之，該研究所開發的MN貼片可以顯著提高患者的依從性，增加藥物的可及性，滿足當前亟需的臨床需求，提高GHD患者的臨床治療效果。

原文檢索：
Li Yang, Qingyun Liu, Xinhui Wang, Nansha Gao, Xiuzhen Li, Hongzhong Chen, Lin Mei, Xiaowei Zeng. Actively separated microneedle patch for sustained-release of growth hormone to treat growth hormone deficiency. Acta Pharmaceutica Sinica B. 2022, ISSN 2211-3835. https://doi.org/10.1016/j.apsb.2022.04.015.