Verbesserte Applikation von biologischen Wirkstoffen mit neuem Mikronadel-Patch

Ein neu entwickeltes Patch kombiniert kurze, sich auflösende Mikronadeln mit einer weichen Saugkammer. Damit soll eine verbesserte schmerzfreie Abgabe biologischer Wirkstoffe in tiefere Hautschichten erreicht werden.

Die transdermale Verabreichung biologischer Wirkstoffe wie extrazellulärer Vesikel (EVs) bietet großes Potenzial für die regenerative Medizin und die dermatologische Therapie. Die Stratum-corneum-Barriere stellt jedoch insbesondere für große und empfindliche Moleküle wie EVs eine erhebliche Hürde dar. Mikronadeln (MNs) bieten zwar eine minimalinvasive Lösung, doch verursachen lange Nadeln (≥600 μm) häufig Schmerzen und Irritationen.

Forschende der Sungkyunkwan University (Südkorea) unter der Leitung von Prof. Changhyun Pang und Prof. Jae Hyung Park entwickelten nun ein bioinspiriertes, doppelt verstärktes transdermales Patch, das eine schmerzfreie, gleichmäßige und tiefe Abgabe von EVs mittels kurzer Mikronadeln erlaubt.

Saugkammer verbessert Hautadhäsion

Die 300 μm kurzen Mikronadeln lösen nur minimale Stressreaktionen aus und erzielen dennoch eine Penetrationstiefe von 290 μm, ähnlich wie deutlich längere Nadeln. Durch die Kombination von EV-beladenen, sich auflösenden Mikronadeln mit einer an Oktopusstrukturen angelehnten weichen Saugkammer (SC) verbessert das Patch die Hautadhäsion und öffnet nanoskalige Kanäle im Stratum corneum, was eine tiefere Wirkstoffpenetration ermöglicht.

In Hyaluronsäure verkapselte EVs behalten ihre strukturelle Integrität sowie ihre therapeutischen Eigenschaften – einschließlich der Förderung von Fibroblastenproliferation, Kollagensynthese und Widerstandsfähigkeit gegenüber oxidativem Stress.

Regeneratives Potenzial in Mausmodellen

Das Patch kombiniert kurze, sich auflösende Mikronadeln mit einer doppellagigen weichen Saugkammer, die lokal negativen Druck erzeugt, wodurch sowohl die Hautpenetration als auch die Pflasterhaftung verbessert werden – selbst auf unebener oder feuchter Haut.

Die Vesikel behalten während der Herstellung und Lagerung bei Raumtemperatur über bis zu 7 Tage ihre Bioaktivität, was den klinischen Einsatz erleichtert. In Modellen mit Mäusen erhöhte das Pflaster signifikant die Dermisdicke, reduzierte Seneszenzmarker (p16, p21) und förderte die Kollagenablagerung, was sein anti-aging- und regeneratives Potenzial belegt.

Gesteigerte Kollagensynthese und revitalisierte Fibroblasten

Das System zeigte Potenzial für dermatologische Anwendungen, indem es dermale Fibroblasten revitalisierte und die Kollagensynthese durch effektive Abgabe extrazellulärer Vesikel steigerte, ohne deren biologische Funktionalität zu beeinträchtigen.

Das Patch bietet eine minimalinvasive, anwenderfreundliche Plattform zur Abgabe von EVs und anderen Biologika zur Behandlung von Hautalterung, Entzündung und haarbezogenen Störungen. Das System benötigt keine externe Energiezufuhr oder mechanischen Komponenten und eignet sich daher für den Heimanwender oder Point-of-Care-Einsatz.

Die Untersuchung demonstriert nach Ansicht der Autoren die Leistungsfähigkeit bioinspirierter Ingenieurstechnologien zur Überwindung biologischer Barrieren und eröffnet neue Ansätze für EV-basierte Therapeutika. (ins)