由口服 molsidomine 治療移除卵巢 4 個月誘發原發性骨質疏鬆症之 C57BL/6 母鼠，使用低劑量(2 μg/day per mice)，可大幅降低血液 TNF-α的濃度，且於 TRAP 染色結果也顯示蝕骨細胞的活性下降，
證明一氧化氮具有能力緩解雌激素缺乏引起血液 TNF-α的濃度提升，進而抑制骨吸收(bone resorption) 過度旺盛之現象，並會隨著使用之 molsidomine 劑量提高而下降，口服低劑量的 molsidomine 亦可降 低骨內脂肪含量，顯示有能力減少骨間內質幹細胞分化成脂肪細胞，間接增加幹細胞分化成造骨細胞，
提高骨生成的速率。由於 molsidomine 的藥物半衰期過短，無法維持體內作用的一氧化氮濃度影響治 療效果，因此利用 PLGA 微針作為 molsidomine 之藥物載體，控制藥物釋放速率，並提高給藥之便利 性。由體外藥物釋放之結果，觀察到黏度較低的 PLGA 如：PLGA75：25 (I.V. = 0.19)、PLGA 50：50 (I.V. = 0.21)，其藥物釋放速率過高，無法長期緩釋藥物，而黏度較高的 PLGA 如：PLGA 75：25(I.V. = 0.53)雖然能緩釋藥物長達一個月，但卻出現 PLGA 二次釋放的情形而使釋放曲線之線性回歸程度降 低，因此使用黏度居中的 PLGA 如：PLGA 85：15(I.V. = 0.38)，使藥物釋放時間為 2 週，且釋放曲線 回歸程度達 0.97，克服 molsidomine 藥物半衰期過短，需高頻率服用的不便。為增強微針之機械強度，
提高穿刺深度與穩定性，於 PLGA 上塗覆一層 PVP/PVA 形成 core-shell 結構，使微針所能承受的壓縮 密度、BV/TV，亦發現 MN-X3、SC-E2 組於各項骨參數皆與 OVX-Control 組有明顯差異，雖然 MN-X3、
SC-E2 兩組並無統計上的差別，但 SC-E2 組間的治療效果差距較大，推測以雌激素治療較容易受個體 差異影響，或皮下注射對維持藥物於特定區間的能力較藥物載體差，顯示透過 PLGA 維持血中 NO 於 特定濃度可以調節因雌激素缺乏造成的免疫失調，抑制蝕骨細胞過度活化，減少骨質流失。
參考文獻
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圖
圖 1、包覆 molsidomine 之 PLGA core-shell 微針製程示意圖
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圖 2、PLGA/molsidomine core-shell 微針治療骨鬆大鼠之實驗組別及動物實驗時程表
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圖 3、(A)(B)為 PLGA 微針經立體顯微鏡拍攝之結果，綠色針尖為經 coumarin 染色之 PLGA；(C)倒立 式螢光顯微鏡下之 PLGA 微針形貌，綠色針尖為經 coumarin 染色之 PLGA
圖 4、倒立式及多光子共軛交螢光顯微鏡下之 PLGA-PVP/PVA core shell 微針形貌：倒立式螢光顯微 鏡下(A)經 coumarin 染色之 PLGA core；(B)經 R6G 染色之 PVP/PVA shell；(C)微針整體之 core-shell 形貌與結構分佈
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圖 5、PLGA 微針體外藥物釋放：(A)四款微針於 pH = 7.4、10 mM PBS 中進行體外藥物釋放，第 4、
14、21、28 天分別為：PLGA 75：25, I.V. = 0.19 與 PLGA 50：50, I.V. = 0.21(空心、實心圓形)、PLGA 85：15, I.V. = 0.38(三角形)、PLGA 75：25, I.V. = 0.53(菱形)釋放完畢之天數
圖 6、各組微針於主要釋放藥物期間內，累積釋放藥量百分比對時間線性迴歸結果(n=5)
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圖 7、微針機械強度測試：藍色曲線為 PVP/PVA supporting layer，經壓縮後應力急遽上升；綠色曲線 為未加 PVP/PVA shell 之 PLGA 微針，每根針前端抗壓強度約為 0.2 N；紅色曲線為具 PVP/PVA shell 之 PLGA 微針，每根針前端抗壓強度約為 0.6 N
圖 8、微針於可承受最大應力時之壓縮形貌：立體顯微鏡下(A)未加 PVP/PVA shell 之 PLGA 微針經壓 縮測試前；(B)經壓縮測試後；(C)具 PVP/PVA shell 之 PLGA 微針經壓縮測試前；(D)經壓縮測試後；
PVP/PVA shell 添加 R6G 使其呈現紅色，PLGA 添加 coumarin 使其呈現綠色
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圖 9、PLGA 微針與 PLGA-PVP/PVA core-shell 微針感應至特定應力時之壓縮形貌：(A) 50 N；(B)100 N；(C)200 N；PVP/PVA shell 添加 R6G 使其呈現紅色，PLGA 添加 coumarin 使其呈現綠色
圖 10、微針經穿刺後之鼠皮組織切片：(A)PLGA-PVP/PVA core shell 微針；(B)PLGA 微針
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圖 11、含藥微針及雌激素治療之 OVX 大鼠脛骨骨骺端電腦斷層掃描影像；其中 sham 組為先前本實 驗室研究之 micro-CT 掃描結果
圖 12、含藥微針及雌激素治療之 OVX 大鼠脛骨骨骺端海綿骨三維骨質重建影像，其中 sham 組為先 前本實驗室研究之 micro-CT 重組結果
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圖 13、三維分析脛骨骨骺端海綿骨之骨密度(BMD, n=4)
圖 14、三維分析脛骨骨骺端海綿骨之骨體積比例(BV/TV, n=4)
圖 15、PLGA-PVP/PVA core-shell 含藥微針治療 8 週，各組大鼠脛骨骨骺端海綿骨切片之脂肪比例分 析結果(n=4)
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圖 16、PLGA-PVP/PVA core-shell 含藥微針治療 8 週，各組大鼠脛骨組織切片之 H&E 染色結果
圖 17、各組別於給藥治療 8 週後血中 TNF-α 之濃度(n=5)
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表
表 1、以 PLGA 85：15, I.V. = 0.38 為 PLGA 前端之是否具有 PVP/PVA shell 之活體穿刺深度(n=6)
Groups Mean (μm) ±S.D (μm)
PLGA 85：15 with shell 943 41
PLGA 85：15 without shell 666 143
106年度專題研究計畫成果彙整表
1. Chen, Y.-L., Chang, C.-C., Chen, M.-C.*, “Sustained Release of Molsidomine Using Embeddable PLGA-PVP/PVA Core-Shell Microneedles for Primary Osteoporosis Treatment”, 2019 International Symposium on Novel and Sustainable Technology, 2019. 獲得First Prize of Poster Presentation Student.
2.Chen, Y.-L., Chang, C.-C., Chen, M.-C.*, “Sustained Release of Molsidomine Using Embeddable PLGA Microneedles for Primary
Osteoporosis Treatment” FAPS 2019 Polymer Congress, 2019. 獲得Sliver Award.
博士生 0
博士級研究人員 0
專任人員 0
其他成果
（無法以量化表達之成果如辦理學術活動
、獲得獎項、重要國際合作、研究成果國 際影響力及其他協助產業技術發展之具體 效益事項等，請以文字敘述填列。）
骨質疏鬆症是高齡化社會常見的疾病，臨床上治療骨鬆之 藥物，主要是針對骨代謝失調進行調節，忽略雌激素缺乏 所引發之發炎與免疫失衡的問題。本研究乃利用低濃度一 氧化氮(NO)所特有的免疫調節特性，以降低發炎情形來達 到治療骨鬆的效果。我們成功開發出可長效緩釋NO donor (molsidomine)之PLGA微針。以去卵巢化誘發原發性骨鬆 之S.D.大鼠進行有效性測試，每兩週分別給予低劑量與高 劑量之微針，同時以每日注射雌激素作為正控制組。治療 8週後微針高劑量組之骨密度及其他骨參數皆明顯高於未 治療組，並與正控制組於統計上無明顯差異，且亦能明顯 抑制血中TNF-α濃度，證實以微針長期經皮釋放NO能調節 因缺乏雌激素而導致的骨質流失、協助骨骼修復，預期可 大大降低用藥頻率，造福須長期進行藥物治療的廣大骨鬆 患者。