ACS Nano | 多功能微针贴片，具有抗菌、抗氧化和促进再生特性，促进无疤伤愈合

外伤容易引起大面积皮肤组织缺陷，伴随细菌感染、过度氧化应激和无序炎症，导致愈合延迟和疤痕形成。本研究展示了一种核心-壳结构的微针贴片，旨在通过整合的治疗功能来应对这些挑战。微针壳内含有与铜离子螯合的黑色素纳米颗粒，用于控制细菌感染，微针核心填充了鼠尾草酸 B 微颗粒以减少瘢痕形成。体外分析显示，该贴片能够有效消除活性氧（ROS）、抑制细菌生长，并促进成纤维细胞迁移和血管生成。计算模拟进一步揭示了其受控的药物扩散，确保了持续的治疗效果。体内实验利用感染金黄色葡萄球菌的伤口模型，确认了该贴片在加速伤口闭合、减少炎症和减轻瘢痕形成方面的有效性。组织病理学分析和 RNA 测序强调了其在调节炎症和胶原沉积途径，同时促进组织平衡再生中的作用。微针系统为伤口愈合和疤痕预防提供了有前景的平台，结合了靶向药物递送与多功能治疗效果。

该研究以题为“Multifunctional Microneedle Patch with Antibacterial, Antioxidant, and Pro-Regenerative Properties for Scarless Wound Healing”发表在ACS Nano上。

无疤痕愈合核心-壳微针系统示意图。(A) 微针系统由一个包含Melanin@Cu的壳和一个充满Sal B微球的核心组成。(B) 在光热照射下，MN + M@Cu + Sal B逐步释放Melanin@Cu和Cu，通过ROS反应促进伤口愈合和组织再生，通过抗菌、抗炎环境和营养血管生成形成动态愈合级联；随着时间的推移，逐渐暴露的核心通过缓慢释放Sal B微球和HA促进无疤痕皮肤愈合。

黑色素@Cu 和丹参酚酸B的合成与表征。 (A) 黑色素@Cu 的 SEM 图像。 (B) 黑色素@Cu 的 TEM 图像（比例尺：100 μm）及 EDS 元素分布图像（比例尺：200 μm）。 (C) 黑色素@Cu 粒径分布。 (D) 全谱 XPS 光谱。 (E) EDS 能谱及元素定量。 (F) 黑色素和黑色素@Cu 的 ζ 电位值。 (G) 丹参酚酸B 的 SEM 图像。 (H) 丹参酚酸B 粒径分布。 (I) FTIR 光谱。

MN + M@Cu + Sal B 核壳结构的制备过程及表征。(A) 通过模具铸造制备 MN + M@Cu + Sal B 阵列贴片的过程示意图。(B) MN + M@Cu + Sal B 的代表性照片。(C) 显示 MN + M@Cu + Sal B 侧视图及放大图的 SEM 图像。(D) 从底视图拍摄的 Rhodamine B 标记的 MN + M@Cu + Sal B 壳层的代表性共聚焦图像。z 方向间隔设置为 100 μm。(E) 核壳结构 MN + M@Cu + Sal B 的代表性图像。Rhodamine B 标记的壳层（红色）和 FITC 标记的核心（绿色）。比例尺：30 μm。(F) MN + M@Cu + Sal B 的代表性图像。比例尺：100 μm。(G) MN + M@Cu + Sal B 的压缩测试照片及 MN 壳层和 MN + M@Cu + Sal B 的机械强度。

总结

这篇发表于《ACS Nano》的研究，开发了一种兼具抗菌、抗氧化和促再生功能的核壳结构微针贴片，为无瘢痕伤口愈合提供了全新思路。该微针的壳层由螯合铜离子的黑色素纳米颗粒构成，能够通过光热效应和铜离子的协同作用高效杀灭细菌；核心层则负载了丹酚酸B微球，在伤口愈合后期缓慢释放，发挥抗炎和调控胶原重塑的作用，从而抑制瘢痕形成。计算机模拟显示该结构具有良好的药物控释特性，体外实验也证实其能有效清除活性氧、促进成纤维细胞迁移和血管生成。

在金黄色葡萄球菌感染的动物模型中，该贴片不仅显著加快了伤口闭合速度，还减少了炎症反应，改善了胶原排列，最终实现了接近正常皮肤结构的组织修复。RNA测序进一步揭示，其作用机制与调控炎症相关通路、促进巨噬细胞向M2型极化以及下调瘢痕相关信号通路密切相关。这项研究通过将多种功能整合于一个微针平台，为感染性伤口和慢性创面的治疗提供了一种高效、安全且具有临床转化潜力的新策略。

参考文献：

DOI: 10.1021/acsnano.6c01964