北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学教堂山分校的生物医学工程研究人员已经开发出一种技术，使用嵌入式微针贴片直接对黑素瘤皮肤癌所在部位提供肿瘤免疫疗法。在动物研究中，该项技术能够比其他免疫疗法更为有效地针对黑色素瘤。

根据CDC的数据，在美国，单单是2012年一年，就有超过67,000人被诊断为患恶性黑色素瘤——数据可靠的最近一个年度。根据国家癌症研究所所言，如果能够早期发现，黑色素瘤患者5年存活率将超过98%。如果在确诊和治疗之前癌细胞已经发生转移，则该数字下降至16.6%。黑色素瘤的治疗包括手术、化疗和放疗。肿瘤免疫治疗是癌症治疗新领域一个大有前途的治疗方法，它帮助人体自身系统打败肿瘤。

在免疫系统中，T细胞的作用是识别和杀死癌细胞。为此，T细胞使用专门的受体区分健康细胞与癌细胞。但有时癌细胞会骗过T细胞。其中一种方法就是癌细胞通过表达蛋白配体与T细胞受体结合从而阻止T细胞识别和攻击癌细胞。

近年来，肿瘤免疫治疗研究都集中在使用“抗PD-1”（或称程序性细胞死亡）抗体阻止癌细胞欺骗T细胞。

“不过，这也对我们提出了一些挑战，”北卡罗来纳州和北卡大学教堂山分校生物医学工程联合项目博士后研究员，微针研究论文的共同作者ChaoWang说道，“首先，抗PD-1抗体通常是注射到血液中，所以无法有效地针对肿瘤部位。其次，过量抗体可能会引起类似自身免疫性疾病的副作用。”

为了应对这些挑战，研究人员开发了一种贴片，使用微针在皮肤肿瘤所在部位释放抗PD-1抗体。微针是由一种生物相容性材料透明质酸做成的。

抗PD-1抗体中嵌入纳米颗粒以及葡萄糖氧化酶——后者与葡萄糖接触时产生酸。然后将这些纳米颗粒加载到贴片表面排列的微针里。

当将此贴片应用于黑色素瘤时，血液进入微针。血液中的葡萄糖使葡萄糖氧化酶产生酸，慢慢分解纳米颗粒。随着纳米颗粒的降解，抗PD-1抗体就被释放到肿瘤。

“这种技术使得抗体能够稳定、持续地在肿瘤部位直接释放；它是能够延长肿瘤微环境中抗PD-1抗体有效作用时间的一种有效方法，”该论文的资深作者，生物医学工程助理教授ZhenGu说。

研究人员在一个小鼠模型是测试了该项针对黑色素瘤的技术。将装载有抗PD-1纳米颗粒的微针贴片与将抗PD-1抗体直接注射入血和将抗PD-1纳米颗粒直接注射入肿瘤等疗法相比较。

“经过40天的治疗，使用微针贴片治疗的小鼠存活率为40%，且未检测到残余黑色素瘤，而对照组小鼠的存活率为零，”YanqiYe说。他是Gu实验室的一名博士研究生，也是这篇文章的共同第一作者。

研究人员还研制出一种药品混合物，有抗PD-1抗体和其他被称为抗CTLA-4的抗体组成——后者这也有助于T细胞攻击癌细胞。

“联合使用含有抗PD-1和CTLA-4的微针贴片，经过40天的治疗之后，70%的小鼠存活并未检测出黑色素瘤，”Wang说。

“因为微针介导的持续局部释放的方法，使我们能够以相对较低的剂量达到理想的治疗效果，从而降低了发生自体免疫疾病的风险，”Gu说。

“我们对这项技术的开发感到兴奋不已，我们正在寻求资金进行进一步的研究并找机会将其转化为临床，”Gu说。