尽管存在许多避孕方法，但在2012年，全世界有8500万例意外怀孕，占到怀孕发生总数40%。在我国每年接受人工流产手术的女性，约有800-1000万例。人流数量居高不下，说明人们没能有效地避孕。因此如何找到更为方便快捷，安全有效的避孕方式是目前亟待解决的关键性问题。
佐治亚理工学院Mark R. Prausnitz 教授团队的Li Wei研发出一种新型避孕药具——长效避孕微针贴片，以生物可降解的聚乳酸-乙醇酸(PLGA)作为微针贴片基材，以通过缓释左炔诺孕酮(LNG)，一种安全有效的避孕激素，实现长期（＞一个月）的避孕效果。该研究精巧地设计了一个在贴片膜和微针阵列之间衬垫层，在皮肤间质液中反应发泡，实现微针阵列与贴片膜快速分离。
避孕微针贴片的设计
智能微针贴片被提出后，相继被应用于糖尿病，肥胖，脱发等生物医学领域，显示出了极大应用前景。本次，研究者在前人的基础上再次拓展，将微针贴片应用于避孕领域。避孕微针贴片包含了数百微米长度的固体微针阵列，它们封装了左炔诺孕酮(LNG)。通过手动将贴片压在皮肤上，微针贴片可以毫无痛苦地穿透皮肤的上层，释放出被包裹的药物 (Fig. 1)。特别的是，在贴片和微针之间，有一层由聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、柠檬酸和碳酸氢钠组成的衬垫，当微针阵列刺入皮肤后，柠檬酸和碳酸氢钠在皮肤间质液（ISF）发生发泡反应，微针离开贴片膜。
图1所示。微针贴片的设计
避孕微针贴片的效果
为了研究避孕微针贴片在动物体内的效果，研究者将避孕微针贴片（含有尼罗红染料）手工压在剃光的老鼠皮肤上，然后放置50秒。荧光显示，避孕微针贴片在皮肤贴敷后与贴片有效分离，分离效率为91.7±2.4% (Fig. 2A)。组织学切片显示，大鼠皮肤表面下嵌有微针(Fig.2B)。载有LNG的微针贴片用于大鼠皮肤后，大鼠血浆内LNG浓度高于人类避孕阈值，长达一个月(Fig.2D)，并且推断出LNG在大鼠体内并没有发生暴释现象。同时，大鼠的实验部位没有红斑、水肿出现，表示出避孕微针贴片耐受性良好，不引起皮肤炎症反应(Fig.2C)。
图2.LNG体内药代动力学研究
避孕微针贴片使用方便，安全无痛
接下来，研究者将微针贴片应用在了人的皮肤上，研究微针阵列能否快速无痛的在育龄妇女的皮肤上快速分离。微针贴片贴在参与者的手背皮肤上并停留50秒。显微镜检查显示在人皮肤上使用微针贴片，微针阵列与贴片膜分离良好（Fig.3A）。随着时间的推移，在人类参与者皮肤上红色斑块逐渐褪去，无红肿现象产生（Fig.3B, D）。（Fig.3C）皮肤染色显示10×10的微孔阵列，98%的微针穿透皮肤，92%的微针与贴片分离(Fig.3D)。在使用微针贴片时，所有10名参与者报告称，与常规皮下注射相比，他们要么没有疼痛感，要么轻微疼痛感要小得多。注意：与人皮肤贴合的微针贴片不含 LNG，微针由水溶性物质(PVA和蔗糖) 构成。
图3.微针贴片在人类参与者身上的应用
总结
最后，研究者得出结论，微针贴片可以实现长达一个月的避孕激素的给药，这种简单的，微创的，长期的避孕措施有希望成为避孕的首选。
该研究成果以Long-acting reversible contraception by effervescent microneedle patch为题，发表在国际顶尖学术期刊 Science 杂志子刊 Science Advances 上，文章第一作者为Li Wei，通讯作者为佐治亚理工学院Mark R. Prausnitz 教授。
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