纳米细胞激活因子（ACSNano）

长生 2022-11-15 12:49:39 357

纳米细胞激活因子（ACSNano）近年来，具有模拟酶活性的纳米材料被广泛用于抗氧化治疗。氧化铈纳米酶（CeNZs）可以清除过量的活性氧，从而减轻肝损伤、伤口治疗和老年痴呆等病症中的氧化应激。理论上，具有过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）模拟活性的CeNZs可能有助于缓解卵泡周围微环境中的氧化应激。对于AGA治疗，通常用局部应用药物来提高治疗依从性。然而，由于角质层的屏障作用，传统无机纳米颗粒的透皮渗透效率较低。雄激素性脱发（AGA）是最常见的脱发形式，这是一种慢性疾病。毛囊（HF）生态位的失调是AGA的主要原因，AGA通常由毛囊周围微环境中的血管功能不全和/或氧化应激引起。本次分享一篇发表在ACS Nano上的文章 “Ceria Nanozyme-Integrated Microneedles Reshape the Perifollicular Microenvironment for Androgeneti

*今日头条上无法显示上标、下标，欲获得更好的阅读体验请前往微信公众号。

*前往“纳米酶Nanozymes”公众号，了解有关纳米酶的最新消息！

*本文首发于“纳米酶Nanozymes”公众号，2021年12月30日

*编辑：俞纪元

本次分享一篇发表在ACS Nano上的文章 “Ceria Nanozyme-Integrated Microneedles Reshape the Perifollicular Microenvironment for Androgenetic Alopecia Treatment”。

本文的通讯作者是来自浙江大学药学院的高建青教授（gaojianqing@zju.edu.cn）和李方园副教授（lfy@zju.edu.cn）。

雄激素性脱发

雄激素性脱发（AGA）是最常见的脱发形式，这是一种慢性疾病。毛囊（HF）生态位的失调是AGA的主要原因，AGA通常由毛囊周围微环境中的血管功能不全和/或氧化应激引起。

近年来，具有模拟酶活性的纳米材料被广泛用于抗氧化治疗。氧化铈纳米酶（CeNZs）可以清除过量的活性氧，从而减轻肝损伤、伤口治疗和老年痴呆等病症中的氧化应激。理论上，具有过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）模拟活性的CeNZs可能有助于缓解卵泡周围微环境中的氧化应激。对于AGA治疗，通常用局部应用药物来提高治疗依从性。然而，由于角质层的屏障作用，传统无机纳米颗粒的透皮渗透效率较低。

作为一种功能强大的透皮给药系统，微针（MNs）贴片可通过安全通道将药物直接输送至表皮和真皮区域，而大多数HFs都位于表皮和真皮区域。目前，MNs向皮肤内输送肌苷、丙戊酸已经被用于脱发治疗，表明MNs在AGA治疗中的可行性。此外，据报道，机械刺激可激活HF循环，而在皮肤中施用MNs产生的机械刺激可触发新生血管，增加毛发生长相关基因的表达，并激活HF干细胞。因此，作者假设整合了纳米酶的MNs不仅可以减轻卵泡周围的氧化应激，还可以重塑血管，从而协同促进AGA的治疗效率。

为了证明这一假设，研究团队设计了一种整合CeNZ的MNs贴片（Ce-MNs），该贴片可以清除卵泡周围微环境中的ROS（活性氧）并促进血管生成，从而促进AGA小鼠模型中的毛发再生。Ce-MNs由可溶性透明质酸基（HA）MNs和可分离的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）-K90基贴片背衬组成（图1a）。基于Ce-MNs优异的机械强度，负载的CeNZs可以有效地输送到表皮和真皮（图1b）。具有CAT和SOD模拟活性的CeNZs可以清除过量的ROS，重塑HFs周围的氧化微环境；同时，给予MNS诱导的机械刺激能够重塑皮肤中的微血管，这两者都有利于诱导HFS转换到生长期。因此，Ce-MNs系统可以促进头发再生（图1c）。值得注意的是，与米诺地尔相比，Ce-MNS能够以较低的给药频率诱导HFs从休止期到生长期的更快开始。此外，在再生头发的质量方面，Ce-MNSA的效果与米诺地尔相当。总体说来，研究证实了Ce-MNs在基于双重ROS清除和微血管重塑效应的AGA治疗中的潜力。

纳米细胞激活因子（ACSNano）(1)

图1. 通过氧化铈纳米酶（CeNZ）-集成微针（Ce-MNs）贴片治疗雄激素性脱发（AGA）的示意图。

（a）Ce-MNs的制备。经DSPE-mPEG2000改性后，CeNZ被封装在透明质酸基微针中。贴片的背衬层由聚乙烯吡咯烷酮（PVP）-K90制成。

（b）在Ce-MNs应用于皮肤5分钟后，PVP贴片背衬可从微针上分离。CeNZs可直接进入真皮和表皮，以避免产生过量的活性氧。Ce-MNs诱导的机械刺激可以重塑卵泡周围微环境中的微血管系统。

（c）随后，毛囊周围的有害氧化微环境被重塑，Ce-MNs促进血管生成，导致毛囊从休止期到生长期的快速转变。

毛发再生评估

为了评估Ce-MNs的毛发再生能力，研究团队建立了AGA小鼠模型，然后进行不同的处理（图2a）。首先，CeNZs的生物分布显示，CeNZs在第14天时大量沉积在皮肤组织中，在第28天时减少，这表明CeNZs通过MNs成功地输送到皮肤中。随着时间的推移，毛发再生状态的照片（图2b）显示，直到第28天，模型组中没有出现明显的毛发再生，表明成功建立了AGA模型。Ce-MNs在第28天达到了与米诺地尔相当的再生发龄（图3）、头发密度（图4）和头发直径（图2c、d）。这些图像显示，Ce-MNs组的再生毛发较厚，鳞片完整，与米诺地尔治疗区相似，而模型组和空白MNs组的再生毛发较薄，鳞片不健康（图2c）。此外，通过常规局部应用或皮内注射给药的CeNZs显示出比Ce-MNs差得多的治疗效果，如毛发再生延迟。这些发现表明，在较低的给药频率下，Ce-MNs在再生毛发的覆盖率、密度和直径方面可以达到与米诺地尔相当的效果。有趣的是，经空白MNs处理的AGA模型小鼠也能再生新的毛发，这可能是由MNs的机械刺激引起的，但质量较差，这些结果都反映在再生毛发覆盖率（图3）、毛发直径（图2d）和毛发状况(图2c)上。

当头发周期从休止期过渡到生长期时，由于HFs中的黑色素生成，皮肤会发生色素沉着。因此，皮肤色素沉着可作为HFs从休止期到生长期转变的视觉指标。Ce-MNs组比模型组、空白MNs组和米诺地尔组显示出更早的皮肤色素沉着（图2b）。此外，生长期的诱导与快速大量的细胞增殖有关。与p-S6染色一致，经Ce-MNs处理的脱发区域在HFs中表现出最高水平的Ki67（一种细胞增殖标记物）（图2e，f），表明Ce-MNs可促进HFs中与NAGEN诱导相关的细胞增殖。此外，根据第10天皮肤组织的hematoxylin-eosin（H&E）染色，Ce-MNs处理区域中处于生长期HFs的数量显著增加，如Ce-MNs组皮下组织中高密度的大毛球所示（图2g）。此外，毛发周期计分计算还显示Ce-MNs组的相转换较早（图2h）。这些结果表明，Ce-MNs能够促进HF细胞的增殖和HFs向生长期的过渡。与米诺地尔相比，Ce-MNs在毛发再生方面表现出更好的加速效果，即给药频率较低。

纳米细胞激活因子（ACSNano）(2)

图2. Ce-MNs系统的活体处理效率。

（a）建立AGA小鼠模型的示意图，每天局部应用睾酮溶液28天，以及建立模型中的治疗策略。模型组仅应用睾酮溶液。在Ce-MNs组和空白MNs组中，MNs应用5次，间隔3天。米诺地尔组每日应用米诺地尔，持续13天。

（b）模型、空白MN、Ce-MNs和米诺地尔组小鼠毛发再生状态的代表性照片。

（c）脱毛后第28天再生头发的SEM图像。比例尺为10 μm。

（d）脱毛后第28天再生毛发的直径（n=20）。

（e）脱毛后第10天不同组皮肤组织中Ki67的代表性图像（红色：Ki67；蓝色：DAPI）。比例尺为20 μm。

（f）在脱毛后第10天对Ki67阳性细胞进行定量分析（n=5）。

（g）脱毛后第10天处理皮肤的H&E染色。比例尺=脱毛后第10天100μm。

（h）头发周期得分（n=3）。所有结果均以平均值±标准差表示。ns，无显著性（P>0.05），*P<0.05，***P<0.001。

纳米细胞激活因子（ACSNano）(3)

图3.脱毛后28天再生毛发覆盖(n=5)。所有结果均以均数±标准差表示。ns，与模型组比较无统计学意义(P > 0.05)， **P < 0.01， ***P < 0.001。

纳米细胞激活因子（ACSNano）(4)

图4. 脱毛后第28天的毛发密度(n=10)。所有结果均以均数±标准差表示。ns，与模型组相比无统计学意义(P > 0.05)，***P < 0.001。

总结

二氧化铈纳米酶（CeNZ）集成微针贴片（Ce-MNs）可以缓解氧化应激，同时促进血管生成，从而重塑AGA治疗的卵泡周围微环境。基于Ce-MNs优异的机械强度，具有过氧化氢酶和超氧化物模拟活性的胶囊化CeNZs可以有效地被输送到皮肤中清除多余的ROS。此外，MNs诱导的机械刺激可以重塑秃顶区的微血管系统。与一种广泛用于AGA治疗的临床药物—米诺地尔相比，Ce-MNs以较低的给药频率促进AGA小鼠模型中的毛发再生，而不会引起明显的皮肤损伤。因此，MNs贴片显示出临床AGA治疗的巨大潜力。

纳米细胞激活因子（ACSNano）(5)