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  表皮生長因子（EGF）是一種促進傷口愈合的優秀藥物，然而傳統的EGF給藥方式面臨以下藥效學挑戰。首先由于EGF分子量較大，臨床常用的乳膏局部給藥方式難以使EGF穿透表皮并到達真皮組織；雖然EGF可以通過注射方式經皮給藥，但該給藥方式易增加感染風險，同時患者也會因疼痛會降低依從性。其次，EGF在體內的穩定性較低；體內豐富的谷胱甘肽（GSH）可打開EGF結構的二硫鍵，導致EGF失活。最后，長期使用EGF刺激會導致受體脫敏，極大地阻礙了EGFR信號通路的激活。

  針對以上問題，中科院北京納米能源與系統研究所李舟、羅聃團隊與第三軍醫大學西南醫院張家平主任開發了一種基于微針的自供電經皮電刺激系統（mn-STESS）。通過將滑動式摩擦納米發電機與兩段式微針釋藥貼片結合，在多個層面實現了對EGF藥效學的改善。mn-STESS可利用微針刺穿角質層，并將EGF遞送至真皮層中；更重要的是，mn-STESS中整合的摩擦納米發電機將手指滑動的機械能轉化為電能，并通過微針施加經皮電刺激。mn-STESS施加的電刺激可以作為EGF的“輔助劑”：不僅抑制了GSH對EGF的還原；同時上調了表皮細胞中EGF受體（EGFR）的表達，成功改善了受體脫敏問題。該工作證明了基于自供電裝置的“電輔助劑”在改善藥物藥效方面具有巨大的應用前景，為傳統藥物創造了全新的聯合治療策略。相關研究成果以“Improved pharmacodynamics of epidermal growth factor via microneedles-based self-powered transcutaneous electrical stimulation”為題在線發表于《自然-通訊》（Nature Communications）。

圖1 mn-STESS設計和CMNP性能測試

  當手指以正常的頻率在sf-TENG表面滑動時，PLA-Au MNP（電極層）的表面電荷分布會發生變化；輸出的開路電壓（V_OC）、短路電流（I_SC）、短路轉移電荷（Q_SC）分別約為20 V、1 μA、11 nC，如圖2所示。 

圖2 sf-TENG結構及電學輸出

圖3 mn-STESS體外和體內給藥

圖4 電刺激與EGF協同作用對HaCaT細胞

圖5 mn-STESS改善EGF的藥效

  原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-34716-5