مقالة منهجية

تصنيع وتوصيف رقع الإبر الدقيقة القابلة للذوبان المحملة بـ 3BDO لتحفيز إعادة نمو الشعر في فئران من سلالة C57BL/6

74 مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/71814

⸱

أغسطس 25, 2026

 ,  ,  ,  ,  , 
1School of Stomatology, Shandong First Medical University & Shandong Academy of Medical Sciences, 2Engineering Laboratory for Biomaterials and Tissue Regeneration, Ningbo Stomatology Hospital, Savaid Stomatology School, Hangzhou Medical College

* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

يصف هذا البروتوكول تصنيع وتوصيف وتطبيق لصاقات الإبر الدقيقة القابلة للذوبان والمحملة بـ 3BDO لإيصال الدواء عبر الجلد في نموذج لإعادة نمو شعر الفئران.

الملخص

تتسم العلاجات التقليدية لصلع الأندروجين (AGA) بوجود قيود، مما يحفز البحث عن طرق بديلة لإيصال الدواء. يصف هذا البروتوكول تصنيع وتوصيف وتطبيق لصقات الإبر المجهرية (MN) القابلة للذوبان والمكونة من حمض الهيالورونيك/الشيتوزان (HA/CS) والمحملة بمركب 3BDO في نموذج إعادة نمو الشعر لدى فئران C57BL/6. تعتمد الطريقة على عملية قولبة من خطوتين في قالب من البولي ثنائي ميثيل سيلوكسان (PDMS) لتركيز 3BDO في رؤوس الإبر مع تشكيل طبقة داعمة من HA/CS خالية من الدواء. يتم توصيف اللصقة عن طريق التصوير بالمجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، والاختبار الميكانيكي، واختبارات الإدخال في الجلد والذوبان، واختبارات التحرر in vitro، ومقايسات مضادات البكتيريا، واختبارات السمية الخلوية، وتقييم إعادة نمو الشعر in vivo. عند الإدخال، تذوب رؤوس الإبر المجهرية، مما يؤدي إلى تحرر 3BDO موضعياً. وأظهر التقييم in vivo أن المجموعة التي استخدمت الإبر المجهرية المحملة بـ 3BDO حققت إعادة نمو للشعر بشكل أكثر تجانساً مقارنة بمجموعات الحقن تحت الجلد والمجموعات الضابطة التي خضعت للاختبار. كما يدعم هذا البروتوكول تقييم شكل اللصقة، وأداء الإدخال، والتوافق الحيوي الموضعي. وتوفر هذه الطريقة سير عمل قبل سريري لتقييم إيصال 3BDO بواسطة الإبر المجهرية لتطبيقات إعادة نمو الشعر.

المقدمة

تُعد الصلع الأندروجيني (AGA) أحد أكثر اضطرابات تساقط الشعر السريرية شيوعًا، وتتميز بشكل أساسي بترقق تدريجي وفقدان لشعر فروة الرأس. ولا يزال انتشارها على مدى الحياة مرتفعًا باستمرار بين الرجال، مما يجعلها قضية صحية حرجة تتطلب حلًا عاجلاً1,2. حاليًا، تُصنف العلاجات السريرية للصلع الأندروجيني بشكل أساسي إلى التدخلات الدوائية وزراعة الشعر الجراحية، وكلاهما يعاني من عيوب جوهرية. تظهر الأدوية العلاجية من الخط الأول مثل finasteride وminoxidil تأثيرات علاجية معينة، ولكنها ترتبط بتفاعلات عكسية محددة مثل الخلل الوظيفي الجنسي، وحكة فروة الرأس، وجفاف فروة الرأس1,3. وعلى الرغم من أن زراعة الشعر يمكن أن تحقق تجديدًا موضعيًا للشعر، إلا أنها محدودة بتكاليف العلاج المرتفعة، وعدم كفاية كمية الشعر في المناطق المانحة، وتذبذب معدلات بقاء الطعوم، مما يجعل من الصعب تعميمها على نطاق واسع في الممارسة السريرية1. ونظرًا لهذه القيود، هناك حاجة إلى استراتيجيات علاجية جديدة تجمع بين الفعالية والسلامة وامتثال المريض.

يُعد 3BDO منشطاً لجزيئات mTOR الصغيرة التي تتنافس مع rapamycin4. وقد استُخدم على نطاق واسع كمثبط لعملية الالتهام الذاتي (autophagy) في أنظمة مختلفة5,6,7. فعلى سبيل المثال، يمكن للعلاج طويل الأمد بـ 3BDO أن يحسن وظيفة الذاكرة من خلال تقليل عدد الجسيمات البلعمية الذاتية (autophagosomes)8. بالإضافة إلى ذلك، تشير الأدلة المتراكمة إلى أن 3BDO قد يعمل بشكل مستقل كمنشط لـ mTOR. فعلى سبيل المثال، أعاق 3BDO موت الخلايا البطانية وتطور تصلب الشرايين في الفئران، بشكل مستقل عن نشاط mTOR9. ومع ذلك، لم يتم الإبلاغ عن دوره المحتمل في نمو بصيلات الشعر. والجدير بالذكر أنه في دراساتنا الأولية، وُجد أن 3BDO يعزز إعادة نمو الشعر. بيد أن طرق إيصال الأدوية الموضعية التقليدية تعاني من قيود واضحة؛ حيث تحد الطبقة القرنية للجلد من كفاءة النفاذ عبر الجلد، مما يجعل من الصعب إيصال الأدوية إلى الموقع المستهدف في بصيلة الشعر الموجودة في الأدمة. وبالرغم من أن الهلامات الموضعية يمكنها إطالة مدة بقاء الدواء، إلا أنها قد تترك بقايا غير مرغوب فيها. ولا تزال الفعالية السريرية لكلتا استراتيجيتي العلاج المذكورتين أعلاه دون المستوى الأمثل10,11.

تعد الإبر الدقيقة (MNs) تقنية حديثة وغير مؤلمة لإيصال الأدوية، وتكمن ميزتها الأساسية في قدرتها على اختراق الطبقة القرنية بسهولة وإيصال الأدوية بدقة إلى البيئة الدقيقة المحيطة بالجريبات الشعرية عند نقطة التقاء البشرة والأدمة. بالإضافة إلى ذلك، تتميز الإبر الدقيقة بسهولة الاستخدام، والتدخل الجراحي المحدود، والتكلفة المعقولة12,13,14. ولمعالجة معضلة الإيصال عبر الجلد لمركب 3BDO الموضعي، تم تطوير رقعة من الإبر الدقيقة باستخدام حمض الهيالورونيك (HA) كمصفوفة والشيتوزان (CS) كمكون وظيفي. ويهدف دمج الشيتوزان إلى توفير مكون وظيفي يتمتع بإمكانات مضادة للبكتيريا. علاوة على ذلك، فإن تطبيق حمض الهيالورونيك على جلد الفأر المصاب بالصلع يمكن أن يحفز نمو الجريبات الشعرية بشكل ملحوظ15. وبناءً على ذلك، يصف هذا البروتوكول تصنيع وتوصيف نظام إبر دقيقة قابلة للذوبان محملة بمركب 3BDO وتطبيقه في نموذج إعادة نمو الشعر في فئران C57BL/6 منزوعة الشعر. ويفيد هذا النموذج في تقييم استجابات إعادة نمو الشعر بعد إزالة الشعر، ولكنه لا يثبت بمفرده الفعالية السريرية لمرض الثعلبة الأندروجينية (AGA).

البروتوكول

تمت الموافقة على الدراسة من قبل لجنة أخلاقيات الحيوان بجامعة شاندونغ الطبية الأولى. &؛ أكاديمية شاندونغ للعلوم الطبية (W202112030345). وقد نُفذت جميع الطرق وفقاً للإرشادات واللوائح ذات الصلة.

1. تصنيع رقع 3BDO@MN

  1. تحضير تركيبة CS/HA
    1. زن 1 g من مسحوق CS (درجة نزع الأسيتيلة ≥ 95%) وأضفه إلى 20 mL من الماء المقطر، ثم قم بالتقليب في درجة حرارة الغرفة (RT) لمدة 10 min.
    2. استمر في إضافة 0.4 mL من محلول حمض الأسيتيك بتركيز 2% (v/v) (الوزن الجزيئي 60.05) وواصل التقليب لمدة 2 h.
      تنبيه: حمض الأسيتيك المركز مادة مسببة للتآكل. قم بإجراء عملية التخفيف والتعامل مع المادة داخل خزانة استخلاص الغازات، وارتدِ قفازات ونظارات واقية أحادية الاستخدام لمنع ملامسة الجلد والأغشية المخاطية.
    3. تابع بإضافة 2 g من مسحوق HA، ثم قم بطرد التركيبة المختلطة مركزياً عند 1,207 × g (حوالي 3,000 rpm) لمدة 5 min لضمان الذوبان الكامل.
      ​ملاحظة: يجب تحضير تركيبة CS/HA طازجة، ويمكن حفظها في ثلاجة عند 4 °C لمدة لا تزيد عن 24 h.
  2. تحضير تركيبة CS/HA المحملة بـ 3BDO
    1. أضف محلول 3BDO المذاب مسبقاً (2 mg/mL) في ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO)
      تنبيه: مادة DMSO نفاذة عبر الجلد. ارتدِ القفازات أثناء التشغيل لتجنب ملامسة الجلد المباشرة، ثم أضف المحلول إلى تركيبة CS/HA. امزجه لضمان الذوبان الكامل.
    2. قم بطرد التركيبة المختلطة مركزياً عند 1,207 × g لمدة 5 min لإزالة أي فقاعات هواء محتبسة.
      ​ملاحظة: إذا استمر وجود الفقاعات بعد الطرد المركزي، اترك التركيبة لمدة 5 min ثم قم بالطرد المركزي مرة أخرى.
  3. تصنيع رقع 3BDO@MN
    1. استخدم قالباً لإبر مجهرية (MN) من مادة البولي ثنائي ميثيل سيلوكسان (PDMS)، يتميز بمصفوفة 20 × 20 من الرؤوس المخروطية بارتفاع 600 µm، وقطر قاعدة 250 µm، ومسافة فاصلة 550 µm.
    2. عالج سطح قالب PDMS باستخدام منظف البلازما لجعله محباً للماء تماماً.
    3. أضف 1 mL من تركيبة 3BDO@CS/HA إلى قالب PDMS MN. ضع القالب في غرفة مفرغة من الهواء وطبق الفراغ لمدة 10 min لتسهيل تغلغل التركيبة اللزجة داخل التجاويف المجهرية.
    4. قم بطرد القالب مركزياً عند 134 × g لمدة 5 min في درجة حرارة الغرفة (RT) لضمان ملء التركيبة لجميع التجاويف. استخدم مكشطة معدنية معقمة لإزالة التركيبة الزائدة بعناية من سطح القالب، بحيث يتبقى سطح مستوٍ تماماً.
    5. وزع مزيج مصفوفة CS/HA بدون 3BDO على سطح القالب. قم بالطرد المركزي عند 134 × g لمدة 5 min في درجة حرارة الغرفة (RT) لتشكيل طبقة خلفية موحدة.
    6. ضع القالب في فرن عند 36 °C ورطوبة 37% وجففه طوال الليل (حوالي 12–16 h).
    7. انزع رقعة MN المجففة تماماً من القالب بعد أن يبرد القالب إلى درجة حرارة الغرفة (RT).
      ملاحظة: احفظ رقع 3BDO@MN المصنعة في ثلاجة عند 4 °C حتى يحين وقت استخدامها.

2. توصيف رقع 3BDO@MN

  1. ثبّت رقعة 3BDO@MN المُحضّرة على قاعدة تثبيت (stub) باستخدام شريط كربوني موصل ثنائي الوجه.
    1. قم بطلاء العينة المثبّتة بطبقة رقيقة من الذهب (أو البلاتين) عن طريق الرش الكهربائي (sputter-coating) لتحسين الموصلية الكهربائية.
    2. ضَع قاعدة تثبيت العينة في غرفة التفريغ الخاصة بالمجهر الإلكتروني الماسح بانبعاث مجالي (FE-SEM).
    3. اضبط جهد التسريع ومسافة العمل للحصول على صور عالية الدقة. افحص الشكل العام للمصفوفة والتضاريس السطحية الدقيقة لكل إبرة مجهرية (MN).
    4. التقط صور مجهرية ممثلة بواسطة SEM. قِس طول الإبرة المجهرية وقطر رأسها.
  2. اختبار القوة الميكانيكية
    1. ضَع رقعة الإبر المجهرية بشكل مسطح على منصة اختبار العينات في جهاز تحليل القوام (texture analyzer). تأكد من أن الركيزة مسطحة تماماً، وأن رؤوس الإبر متجهة مباشرة إلى الأعلى.
    2. ثبّت مسباراً أسطوانياً مسطحاً (بقطر 25 mm) بإحكام في خلية تحميل الجهاز.
    3. أنزل المسبار عمودياً حتى يستقر فوق رؤوس الإبر المجهرية مباشرة. تجنب أي تلامس مادي بين المسبار والرؤوس قبل بدء الاختبار.
    4. اضبط معاملات الاختبار المحددة في البرنامج: عيّن سرعة الاختبار الهابطة على 0.05 mm/s، ومسافة الإزاحة المستهدفة على 0.7 mm.
  3. اختبار الذوبان
    1. افرد جلد ظهر الجرذ على لوح التشريح وجفف سطح الجلد. حافظ على الجلد مسطحاً وخالياً من التجاعيد.
    2. ضَع رقع الإبر المجهرية الجافة بحيث تكون رؤوس الإبر متجهة للأسفل على سطح الجلد، وطبّق ضغطاً عمودياً منتظماً لضمان غرس الإبر المجهرية في الجلد.
    3. أزِل الرقع من الجلد في فترات زمنية محددة مسبقاً (5 و10 و30 و60 s) وجففها لمدة 5 min.
    4. افحص الشكل المورفولوجي المتبقي بواسطة SEM تحت نفس ظروف التصوير.
  4. مقايسات تحرر الدواء in vitro
    1. أضف 500 µL من المحلول الملحي المنظم بالفوسفات (PBS) إلى كل بئر في طبق يحتوي على 6 آبار. ضَع الإبر المجهرية المحملة بـ 3BDO في كل بئر بحيث تلامس محلول PBS.
    2. حضّن الأطباق في درجة حرارة الغرفة (RT). وعند كل نقطة زمنية، اجمع 500 µL من محلول PBS لتقدير تركيز 3BDO كمياً.
    3. قم بتعويض كل بئر فوراً بـ 500 µL من محلول PBS جديد للحفاظ على ظروف الحوض (sink conditions).
    4. احسب النسبة المئوية التراكمية لـ 3BDO المتحرر بناءً على إجمالي كمية الدواء المحملة أولياً في الإبر المجهرية.
  5. مقايسات مضادات البكتيريا
    1. أخرج مخزونات الخلايا البكتيرية (E. coli وStaphylococcus aureus) من التخزين عند -80 °C، وأضف 10 µL من كل مخزون خلوي بكتيري إلى 5 mL من وسط LB.
    2. حضّن الوسط الملقح في حاضنة هزازة عند 37 °C وسرعة 250 rpm لمدة 16 h تقريباً (طوال الليل).
    3. اضبط المزرعة البكتيرية باستخدام وسط LB لتصل الكثافة الضوئية الأولية OD620 إلى 0.01.
    4. خفف المحلول المخزون لـ CS بالماء المعقم لتحضير محاليل CS بستة تركيزات (1 و5 و10 و50 و100 و500 mg/mL)، مع ثلاث مكررات لكل تركيز.
    5. قسّم العينات إلى ثلاث مجموعات: مجموعة فارغة (blank)، ومجموعة ضابطة (control)، ومجموعة CS. بالنسبة للمجموعة الفارغة، أضف 200 µL من LB. وللمجموعة الضابطة، أضف 180 µL من المحلول البكتيري و20 µL من الماء المعقم. وللمجموعة CS، أضف 180 µL من المحلول البكتيري و20 µL من محلول CS بالتركيز المقابل.
    6. حضّن العينات عند 37 °C لمدة 20 h.
    7. قِس وسجّل الكثافة الضوئية OD620 لكل بئر في الطبق المكون من 96 بئراً باستخدام قارئ امتصاص الأطباق عند الساعة 0 و20 h.
  6. تقييمات السُمّية الخلوية
    1. ازرع 100 µL من معلق الخلايا البشرية البشروية أو الأدمية في طبق مكون من 96 بئراً (2 × 103 خلية لكل بئر).
    2. أضف 10 µL من المعاملات المقابلة إلى الآبار المحددة لإنشاء أربع مجموعات: مجموعة ضابطة (وسط زراعة)، ومجموعة 3BDO (تركيز نهائي 1 µM)، ومجموعة مستخلص MN، ومجموعة 3BDO + مستخلص MN، مع 3 مكررات لكل مجموعة.
    3. حضّن العينات عند 37 °C و5% CO₂ لمدة 24 h.
    4. أضف 10 µL من محلول العمل الخاص بطقم عد الخلايا-8 (CCK-8) إلى كل بئر.
      ملاحظة: تجنب تكوين فقاعات في الآبار، لأنها قد تؤثر على قراءات الامتصاص.
    5. حضّن العينات عند 37 °C و5% CO₂ لمدة 2 h.
    6. اقرأ الامتصاص عند 450 nm لجميع الآبار باستخدام مقياس الطيف الضوئي للأطباق الدقيقة (microplate spectrophotometer).
    7. حلل البيانات واحسب معدل بقاء الخلايا على قيد الحياة.

3. التجارب الحيوانية

  1. تحضير الحيوانات التجريبية ومعالجتها
    1. تخدير ذكور فئران C57BL/6 بعمر 7 أسابيع باستخدام isoflurane، مع توفير تنظيم حراري أثناء التخدير.
      تنبيه: يعد isoflurane مخدراً متطايراً. يجب العمل في بيئة جيدة التهوية لتجنب الاستنشاق المفرط.
    2. وضع مرطب عيني على عيون الفئران لحمايتها من الجفاف.
    3. حلاقة الشعر الظهري للفئران باستخدام ماكينة حلاقة كهربائية، بحيث تكون المنطقة المحلوقة حوالي 2 × 2 cm2.
    4. وضع كريم إزالة الشعر، والانتظار لمدة 5–10 s، ثم مسحه. مسح الجلد بمسحة ملحية لإزالة أي بقايا من كريم إزالة الشعر والشعر.
    5. قص رقع MN وتجهيزها جانباً.
    6. تقسيم الفئران المحلوقة عشوائياً إلى خمس مجموعات (n = 5 لكل مجموعة) ومعالجتها كما يلي:
      1. مجموعة التحكم غير المعالجة: حلاقة الشعر فقط دون أي معالجة.
      2. مجموعة رقع MN الفارغة: معالجة الجلد المحلوق برقع MN بدون 3BDO وفقاً لنفس الجدول الزمني لمجموعة 3BDO@MN.
      3. مجموعة رقع 3BDO@MN: معالجة الجلد المحلوق برقع 3BDO@MN في الأيام 1 و 3 و 5 و 7 و 9 و 11 و 13.
      4. مجموعة حقن PBS تحت الجلد: إعطاء حقنة تحت الجلد من محلول PBS في المنطقة الظهرية المحلوقة للفئران يومياً.
      5. مجموعة حقن 3BDO تحت الجلد: إعطاء حقنة تحت الجلد من محلول 3BDO في المنطقة الظهرية المحلوقة للفئران يومياً.
    7. وضع رقع 3BDO@MN على الجلد المحلوق، وتطبيق ضغط عمودي منتظم لضمان إدراج الـ MNs في الجلد. تثبيت رقع 3BDO@MN بضمادة مرنة واستخدام مشبك مستقيم لتثبيت الضمادة في مكانها.
      ​ملاحظة: تم اختيار جداول الجرعات المختلفة وفقاً لخصائص التوصيل المتميزة لكل استراتيجية: توفر رقعة 3BDO@MN تحرراً مستداماً موضعياً، بينما توفر الحقن تحت الجلد مادة 3BDO كجرعة دفعة واحدة.
    8. مراقبة الفئران طوال التجربة للتأكد من تعافيها الكامل من التخدير.
  2. جمع العينات وتقييم نمو الشعر
    1. تصوير الجلد الظهري للفئران يومياً لتسجيل نمو الشعر.
    2. تقييم إعادة نمو الشعر عن طريق قياس قطر ساق الشعرة، وتغطية الشعر، وكثافة الشعر في اليوم 15. تحديد النسبة المئوية لتغطية الشعر في المنطقة المعالجة باستخدام برنامج ImageJ.

النتائج

يقدم هذا البروتوكول عملية تصنيع وتوصيف رقعة 3BDO@MN. يوضح الشكل 1 مخططاً لعملية تصنيع رقعة 3BDO@MN. تم خلط 3BDO مع تركيبة CS/HA، ثم أضيف مزيج المصفوفة إلى قالب PDMS MN وتم استطاردته لملء رؤوس الإبر. كما أضيف مزيج مصفوفة CS/HA بدون 3BDO إلى سطح القالب وتم استطاردته لملء الطبقة الخلفية. وبعد التجفيف التام، تم نزع الرقع للحصول على رقع 3BDO@MN. وتم توصيف مورفولوجيا MNs بواسطة SEM، كما هو موضح في الشكل 2A.

تكونت الإبر المجهرية (MNs) المخروطية بشكل منتظم في مصفوفة 20 × 20 على رقعة بمقاس 15 × 15 mm، حيث بلغ عرض قاعدة كل إبرة 250 µm وارتفاعها 600 µm. وتحملت رؤوس الإبر المجهرية قوة قدرها 1.2 N، وهي كافية لاختراق الجلد، كما ثبت ذلك من خلال ثقوب الإدخال الواضحة التي لوحظت عبر صبغ الهيماتوكسيلين والإيوزين (H&E) (الشكل 2B،C). بعد ذلك، استُخدم جلد ظهر الفأر لاختبار تطبيق رقع 3BDO@MN. وضُغطت الرقع على جلد الفأر لقياس وقت الذوبان، وذابت رؤوس الإبر المجهرية تماماً في غضون 60 s (الشكل 2D). وفي المقايسة المخبرية in vitro، أظهر ملف إطلاق 3BDO من الإبر المجهرية أن حوالي 90% من الدواء قد تم إطلاقه (الشكل 2E). ولم يظهر مستخلص الإبر المجهرية أي سمية خلوية في خلايا البشرة والأدمة، بينما عزز 1 µM من 3BDO نمو الخلايا بشكل ملحوظ (الشكل 2F). وأظهرت التركيبة المحتوية على الشيتوزان نشاطاً مضاداً للبكتيريا يعتمد على التركيز ضد كل من E. coli و S. aureus، مع تأثير أكثر وضوحاً عند تركيزات تتجاوز 10 mg/mL (الشكل 2G،H). وتدعم هذه النتائج استخدام الشيتوزان كمكون وظيفي في تركيبة الإبر المجهرية، على الرغم من الحاجة إلى إجراء مزيد من الاختبارات على الرقع المصنعة نهائياً لتأكيد الأداء المضاد للبكتيريا تحت ظروف التطبيق.

أظهرت نتائج التجارب الحيوانية أن مجموعة 3BDO@MN قد أبدت تصبّغاً ملحوظاً في الجلد في اليوم 5. وبحلول اليوم 15، أظهرت المجموعة التي تلقت حقن 3BDO تغطية للشعر بنسبة 45% تقريباً، مقارنة بحوالي 39% في المجموعة الضابطة، بينما حققت مجموعة 3BDO@MN تغطية بنسبة 90% تقريباً (الشكل 3). كان إعادة نمو الشعر في مجموعة 3BDO@MN أكثر انتظاماً وكثافة، مما يشير إلى تغلغل واحتفاظ أفضل بالدواء مقارنة بالحقن المباشر.

تشير هذه النتائج مجتمعة إلى أن توصيل 3BDO عن طريق الإبر الدقيقة (MN) قد عزز إعادة نمو الشعر في نموذج فئران C57BL/6 التي أزيل شعرها والمستخدمة في هذه الدراسة. وثمة حاجة إلى إجراء المزيد من الدراسات لتحديد ما إذا كان هذا النهج فعالاً في نماذج محددة من مرض الصلع الوراثي الأندروجيني وفي ظل ظروف جرعات ذات صلة سريرياً.

مخطط لعملية الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد: طلاء 3BDOQCS/HA، طرد مركزي، تجفيف بالتفريغ، مصفوفة CS/HA.
الشكل 1. توضيح تخطيطي لعملية تصنيع 3BDO@MNs. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

مخططات لمصفوفات الإبر الدقيقة ورسوم بيانية لحيوية الخلايا؛ دراسة حول الخصائص المضادة للبكتيريا للاكتات الشيتوزان.
الشكل 2. تصنيع وتوصيف نظام 3BDO@MN. (A) صورة SEM توضح مورفولوجيا 3BDO@MNs. شريط المقياس = 500 µm. (B) منحنى القوة-الإزاحة لـ 3BDO@MNs. (C) مقطع عرضي لجلد فأر مصبوغ بـ H&E بعد إدخال 3BDO@MNs وإزالة القاعدة، مما يؤكد اختراق الأنسجة بنجاح. شريط المقياس = 100 µm. (D) صور SEM توضح تحلل الإبر الدقيقة عند 5 s و 10 s و 30 s و 60 s بعد الإدخال في الجلد. (E) ملف إطلاق تراكمي in vitro لـ 3BDO من الإبر الدقيقة. (F) حيوية الخلايا البشرية في البشرة والأدمة المعالجة بـ 3BDO، ومستخلص الإبر الدقيقة، ومستخلص الإبر الدقيقة المحتوي على 3BDO عند 24 h. (G,H) الامتصاصية عند 620 nm لـ (G) Staphylococcus aureus و (H) Escherichia coli المعلقة والمستزرعة في وسط يحتوي على الشيتوزان بتركيزات مختلفة. البيانات معروضة كمتوسط ± SD (n = 3)، وتم تحليل الدلالة الإحصائية بواسطة one-way ANOVA (**p < 0.01). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

تجربة نمو الشعر باستخدام رقع الإبر الدقيقة (MN)؛ نتائج التصبغ وتغطية الشعر في الفئران.
الشكل 3. تأثيرات إعادة نمو الشعر لـ 3BDO@MNs in vivo. (A) رسم تخطيطي للتجارب الحيوانية. (B) صور تمثيلية لجلد ظهر الفأر في اليوم 0 (الحلاقة)، واليوم 5، واليوم 10، واليوم 15 بعد العلاج. (C) التحليل الكمي لدرجات التصبغ (وحدات اعتباطية) في (B). (D) التحليل الكمي لمساحة تغطية الشعر (%) في المنطقة المعالجة في (B). (E) التغير النسبي في طيات مساحة تغطية الشعر في المنطقة المعالجة مقارنة بمجموعة الضبط. يتم عرض البيانات كمتوسط ± SD (n = 5)، وتم تحليل الدلالة الإحصائية بواسطة one-way ANOVA (**p < 0.01). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

المناقشة

تُصنف العلاجات السريرية لصلع الأندروجين الوراثي (AGA) حالياً بشكل أساسي إلى التدخلات الدوائية وزراعة الشعر الجراحية. وفي هذه الدراسة، ساهمت الإبر المجهرية (MNs) المحملة بمركب 3BDO في تعزيز إعادة نمو الشعر في نموذج فئران C57BL/6. ومع ذلك، تعاني طرق توصيل الأدوية التقليدية من بعض القيود، مثل التوزيع غير المتساوي للدواء. ويتمثل البروتوكول الرئيسي في هذه الدراسة في طريقة مكونة من خطوتين لتصنيع الإبر المجهرية المحملة بمركب 3BDO. ويعد حمض الهيالورونيك (HA) والشيتوزان (CS) المكونين الأساسيين للإبر المجهرية. وتتطلب عدة خطوات حاسمة الاهتمام لضمان جودة الإبر المجهرية.

أولاً، ولتجنب حبس فقاعات الهواء في محلول البوليمر، استُخدم قالب مبرد مسبقاً لإبطاء تبخر المذيب أثناء عملية الطرد المركزي. ثانياً، تؤثر ظروف التجفيف بشكل مباشر على هشاشة الرؤوس وسلامة الطبقة الداعمة؛ حيث ساعد التجفيف لمدة 16 h عند 36 °C مع رطوبة مضبوطة في ضمان الحصول على رؤوس ذات قوة ميكانيكية كافية مع الحفاظ على مرونة الطبقة الداعمة، وتجنب التجفيف المفرط. ثالثاً، تساهم سرعة 134 × g لمدة 5 min في تركيز 3BDO بفعالية في منطقة الرأس، إلا أن السرعات الأعلى أو الفترات الزمنية الأطول قد تؤدي إلى ترسيب الدواء عند قاعدة القالب، مما يقلل من كفاءة الإيصال. وبالنسبة للمقايسة in vivo، استُخدمت فئران C57BL/6 كنموذج لإعادة نمو الشعر. وتُظهر بصيلات الشعر في فئران C57BL/6 دورة نمو شعر مرئية ومتزامنة للغاية، مما يوفر سهولة تجريبية ويجعلها واحدة من أكثر النماذج شيوعاً لدراسة الأمراض الجلدية16. وعندما يبلغ عمر الفئران 7 أسابيع تقريباً، تدخل بصيلات الشعر في فئران C57BL/6 طبيعياً في طور الراحة (telogen). وبعد إزالة الشعر اصطناعياً من الفئران، تعود بصيلات الشعر فوراً إلى طور النمو (anagen)17. وقد أظهرت المقايسة in vivo أن نظام MN عزز إعادة نمو الشعر بشكل أكثر اتساقاً مقارنة بالحقن تحت الجلد في هذا النموذج.

قد يمثل نظام 3BDO@MN استراتيجية واعدة في مرحلة ما قبل السريرية لعلاج تساقط الشعر من خلال دمج جزيء صغير يعمل على تجديد الشعر مع منصة توصيل عبر الجلد طفيفة التوغل. وقد أفادت التقارير بأن تركيبات الإبر المجهرية طويلة المفعول تتيح تحرراً مضبوطاً أو مستداماً للدواء، وتقلل من تكرار الإعطاء، وتحسن امتثال المريض، مما يعالج بعض القيود المرتبطة بالعلاجات الموضعية أو الجهازية التقليدية18,19. بالإضافة إلى ذلك، فإن استراتيجيات تجديد الشعر الحديثة المدعومة بالإبر المجهرية، بما في ذلك توصيل الخلايا الجذعية، تعزز بشكل أكبر إمكانية التطبيق الواسعة لمنصات الإبر المجهرية في هذا المجال20. ومع ذلك، وقبل الانتقال إلى التطبيق السريري، لا تزال هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لتقييم السلامة الحيوية على المدى الطويل، وملفات الحركية الدوائية والديناميكا الدوائية، وتحسين الجرعات، واستقرار التخزين، والتصنيع القابل للتطوير.

الإفصاحات

يصرح المؤلفون بعدم وجود تضاربات في المصالح.

شكر وتقدير

تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (82273554)، ومشروع تطوير العلوم والتكنولوجيا الطبية والصحية في مقاطعة شاندونغ (رقم 202304030716)، والبرنامج الوطني لتدريب طلاب الكليات على الابتكار وريادة الأعمال في الصين (رقم 202410439001)، ومشروع تايآن لتطوير الابتكار في العلوم والتكنولوجيا (رقم 2023NS232).

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
3BDOشركة Yuanye Bio-Technology، شنغهاي، الصين890405-51-3تحضير تركيبة CS/HA المحملة بـ 3BDO
طبق بـ 6 آبارشركة كورنينج (Corning Incorporated)، الولايات المتحدة الأمريكيةالمرجع 3516اختبار مضادات البكتيريا واختبار تحرر الدواء في المختبر
إيثانول بنسبة 75%شركة شاندونغ ليركون للتكنولوجيا الطبية المحدودة (Shandong Lircon Medical Technology Co., Ltd.)1202050004التطهير
لوحة ذات 96 بئراًشركة كورنينج (Corning Incorporated)، الولايات المتحدة الأمريكيةREF3599تقييمات السمية الخلوية والاختبارات المضادة للبكتيريا
فئران C57BL/6مختبرات تشارلز ريفر (Charles River Laboratories)٧ أسابيعالتجارب الحيوانية
طقم عد الخلايا-8 (CCK-8)Dojindo، اليابانCK04تقييمات السُمّية الخلوية
جهاز طرد مركزيThermo Fisher Scientific75007204جهاز طرد مركزي للتركيبات الصيدلانية
الشيتوزان (CS) شركة شنغهاي ماكلين للمواد الكيميائية الحيوية المحدودة (Shanghai Macklin Biochemical Co.,Ltd)9012-76-4تحضير تركيبة الشيتوزان/حمض الهيالورونيك (CS/HA)
كريم إزالة الشعرفيت (Veet)3059944023307إزالة الشعر
ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO)شركة شنغهاي ماكلين للمواد البيوكيميائية المحدودة (Shanghai Macklin Biochemical Co.,Ltd)67-68-5تحضير تركيبة الشيتوزان/حمض الهيالورونيك (CS/HA) المُحمّلة بـ 3BDO
ميزان إلكترونيRadwagAS 220.R2وزن المساحيق
إشيريشيا كولاي (Escherichia coli)ATCC/اختبار مضادات البكتيريا
مسحوق حمض الهيالورونيك (HA)شركة بلوميج للتكنولوجيا الحيوية (Bloomage Biotechnology Co.)، الصين9067-32-7تحضير تركيبة الشيتوزان/هيدروكسي أباتيت (CS/HA)
برنامج ImageJالمعاهد الوطنية للصحة/التحليل الإحصائي
حضّانة هزّازةThermo Scientific  50163013حضن البكتيريا
مبخر الإيزوفلورانجين&Iمطيافية الكتلة المسرعةتخدير الحيوانات
وسط LB الغذائيسيجما لعلوم الحياة (Sigma Life Science)L3022اختبار مضادات البكتيريا
محرك مغناطيسيشركة هانغتشو ميولاب للمعدات المحدودة (Hangzhou MiuLab Instrument Co., Ltd.)SP-16تقليب التركيبة
جهاز Multiskan SkyHigh لقياس الطيف الضوئي للأطباق الدقيقةThermo Fisher Scientific/قياس الكثافة الضوئية (OD)
فرنشركة شنغهاي هويتاي لتصنيع الأجهزة المحدودة (Shanghai Huitai Instrument Manufacturing Co.,Ltd)DHG-9260Aتجفيف الإبر المجهرية
Parafilm MAmcor PM-996سدّ الإبر المجهرية
محلول منظم الفوسفات (PBS)BiosharpBL302Aمقايسة تحرر الدواء في المختبر
المكورات العنقودية الذهبية (*Staphylococcus aureus*)ATCC/اختبار مضادات البكتيريا
محلل القوام العالمي TAشركة شنغهاي تينغبا لتكنولوجيا الأجهزة المحدودة (Shanghai Tengba Instrument Technology Co., Ltd)/اختبار القوة الميكانيكية
غرفة تفريغشركة شنغهاي هويتاي لتصنيع الأجهزة المحدودة (Shanghai Huitai Instrument Manufacturing Co.,Ltd)DZF-6050التجفيف بالتفريغ

المراجع

  1. Zhou C, Li X, Wang C, Zhang J. Alopecia areata: an update on etiopathogenesis, diagnosis, and management. Clin Rev Allergy Immunol. 2021;61(3):403-23.
  2. Rudnicka L. Hair loss is a symptom of many complex medical and psychological problems. J Eur Acad Dermatol Venereol. 2023;37(8):1460-1.
  3. Alessandrini A, Bruni F, Piraccini BM, Starace M. Common causes of hair loss: clinical manifestations, trichoscopy and therapy. J Eur Acad Dermatol Venereol. 2021;35(3):629-40.
  4. Zhao X et al. Long noncoding RNA CA7-4 promotes autophagy and apoptosis via sponging MIR877-3P and MIR5680 in high glucose-induced vascular endothelial cells. Autophagy. 2020;16(1):70-85.
  5. Wang L et al. An effective pharmacological hydrogel induces optic nerve repair and improves visual function. Sci China Life Sci. 2024;67(3):529-42.
  6. Wei Y et al. Midline-1 regulates effector T cell motility in experimental autoimmune encephalomyelitis via mTOR/microtubule pathway. Theranostics. 2024;14(3):1168-80.
  7. Gao Y et al. Rheb1 promotes tumor progression through mTORC1 in MLL-AF9-initiated murine acute myeloid leukemia. J Hematol Oncol. 2016;9:36.
  8. Wei L et al. A butyrolactone derivative 3BDO alleviates memory deficits and reduces amyloid-beta deposition in an AbetaPP/PS1 transgenic mouse model. J Alzheimers Dis. 2012;30(3):531-43.
  9. Meng N et al. Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein E1 regulates protein disulphide isomerase translation in oxidized low-density lipoprotein-activated endothelial cells. Acta Physiol (Oxf). 2015;213(3):664-75.
  10. Clavel C et al. Sox2 in the dermal papilla niche controls hair growth by fine-tuning BMP signaling in differentiating hair shaft progenitors. Dev Cell. 2012;23(5):981-94.
  11. Yang CC, Cotsarelis G. Review of hair follicle dermal cells. J Dermatol Sci. 2010;57(1):2-11.
  12. Jin Y et al. Multifunctional microneedle patches loaded with engineered nitric oxide-releasing nanocarriers for targeted and synergistic chronic wound therapy. Adv Mater. 2025;37(5):e2413108.
  13. Wu H et al. Ultrasonic hollow microneedle array (USHM) for androgenetic alopecia treatment through modulating the expression of hair-growth-associated genes. ACS Appl Mater Interfaces. 2025;17(14):21419-30.
  14. Cao Y et al. Dissolvable microneedle-based wound dressing transdermally and continuously delivers anti-inflammatory and pro-angiogenic exosomes for diabetic wound treatment. Bioact Mater. 2024;42:32-51.
  15. Liu J et al. Medium-molecular weight hyaluronic acid orchestrates hair follicle regeneration via CD44/AKT-driven endogenous ROS activation of beta-catenin. Int J Biol Macromol. 2026;360:151752. doi:10.1016/j.ijbiomac.2026.151752.
  16. Nareswari A et al. Development and validation of a C57BL/6 mouse model of androgenetic alopecia through testosterone propionate induction. Trends Sci. 2026;23(8):12711.
  17. Liu M, He G, Wang F, Wang Y. In vivo non-invasive observation of dynamic changes in hair shaft, melanin, and collagen during the C57BL/6 follicle cycle. bioRxiv. 2025. doi:10.1101/2025.09.15.676351.
  18. Vora LK et al. Long-acting microneedle formulations. Adv Drug Deliv Rev. 2023;201:115055.
  19. Xiang H et al. Dissolving microneedles for alopecia treatment. Colloids Surf B Biointerfaces. 2023;229:113475.
  20. Xiao T et al. Microneedle assisted delivery of epidermal and dermal stem cells to promote hair growth. J Mater Sci. 2024;59(19):8427-40.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Bioengineering3BDOWnt cateninAndrogenetic alopeciaHair regenerationMicroneedleTransdermal delivery

مقالات ذات صلة