基于具有程序化功能的核殼結構微針陣列貼片設計

經典的傷口愈合過程主要由四個階段組成，即止血、炎癥、增殖和重塑，其中免疫微環(huán)境的調節(jié)是以順序方式促進傷口愈合進展的關鍵因素。然而，免疫調節(jié)功能障礙的傷口愈合受損可能導致慢性傷口的產生，這些傷口通常停滯在炎癥階段。而早期持續(xù)的炎癥反應與真皮附屬物的缺陷直接相關，常常會導致皮膚功能缺陷以及疤痕的形成。因此，臨床上迫切需要在不同的修復階段對傷口微環(huán)境進行特定的調節(jié)，尤其是對慢性傷口來說。

鑒于此，浙江大學顧臻教授/張宇琪研究員和Shenqiang Wang等人設計了一種具有程序化功能的核殼結構微針陣列貼片（PF-MNs），可根據不同的愈合階段動態(tài)調節(jié)傷口免疫微環(huán)境。具體而言，PF-MNs通過在激光照射下產生活性氧（ROS），在傷口愈合早期對抗耐多藥細菌生物膜。隨后，ROS敏感的MN外殼逐漸降解，暴露出MN核心成分，從而中和各種炎癥因子，促進從炎癥到增殖的相變。此外，釋放的維替泊芬可通過阻斷成纖維細胞中Engrailed-1（En1）的激活來抑制瘢痕形成。實驗表明，PF-MNs在急性和慢性傷口的小鼠模型中均可促進無瘢痕傷口修復，并在兔耳模型中抑制增生性疤痕的形成。相關工作以“Scarless wound healing programmed by core-shell microneedles”為題發(fā)表在Nature Communications期刊上。

如圖1所示，在這項研究中，研究人員所描述的核殼結構MN貼片，可以程序化的方式調節(jié)炎癥、增殖和重塑階段。為了實現這一系列功能，研究人員利用ROS可降解的聚乙烯醇（VP@PVA外殼）作為PF-MN的外殼層，其中還負載有治療劑維替泊芬（VP），用于細菌抑制和傷口重塑；而由交聯肝素（cHP內核）作為內核組分，可發(fā)揮免疫調節(jié)作用。

圖1具有程序化功能的核殼結構微針陣列貼片，用于無疤痕傷口愈合

將該微針貼片應用于傷口后，MNs有效地破壞了細菌生物膜，然后嵌入的VP在激光照射下可產生ROS，以根除抗生素都無法徹底相除的細菌。隨后，隨著炎癥階段的發(fā)展，MN外殼在氧化應激下逐漸降解，導致負載的VP釋放。釋放的VP是Yes相關蛋白（YAP）的抑制劑，可以進一步阻斷成纖維細胞中Engrailed-1（En1）的激活，以促進無瘢痕皮膚再生。同時，暴露的cHP核心通過結合和中和各種炎癥因子來啟動免疫微環(huán)境的調節(jié)，誘導巨噬細胞從M1（促炎）表型向M2（抗炎）表型分化，促進從炎癥向增殖的相變。此外，免疫微環(huán)境的調節(jié)還促進了血管生成和細胞外基質沉積，最終導致無瘢痕再生。根據這一設計，在急性傷口和糖尿病小鼠模型以及兔耳疤痕模型上，無瘢痕傷口愈合過程都得到了有效加速。

圖2 耐甲氧西林金黃色葡萄球菌感染的糖尿病小鼠體內創(chuàng)面愈合效果

圖3 具有程序化功能的核殼結構微針陣列貼片對兔耳瘢痕形成的抑制和對增生性瘢痕的緩解作用
責任編輯：彭菁