第一作者：Shuhan Li
通讯作者：陈世萱，万文兵
通讯单位：中国科学院大学，南昌大学
最近，中国科学院大学和南昌大学团队在《ACS Nano》期刊上发表了多功能微针贴片，具有抗菌、抗氧化和促进再生特性，促进无疤伤愈合的文章。创伤易导致大面积皮肤组织缺损，并伴随细菌感染、过度氧化应激及炎症调节失衡，从而引发愈合延迟和瘢痕形成。本研究提出一种核壳结构微针贴片，通过整合治疗功能来应对这些挑战。微针外壳包裹经铜离子螯合的黑色素纳米颗粒以控制细菌感染，核心填充丹参酚酸B微粒以减少瘢痕形成。体外实验表明，该贴片能有效清除活性氧（ROS）、抑制细菌生长，并促进成纤维细胞迁移与血管生成。计算模拟进一步揭示其可控药物扩散特性，确保持续治疗效果。采用金黄色葡萄球菌感染伤口模型的体内实验证实，该贴片可加速伤口闭合、减轻炎症反应并抑制瘢痕形成。组织病理学分析与RNA测序结果表明，其通过调控炎症反应和胶原沉积通路，同时促进组织再生平衡。该微针系统为伤口愈合与瘢痕预防提供了具有前景的平台，实现了靶向给药与多功能治疗效应的结合。
要点一：创新结构：研发核 - 壳结构微针贴，壳层负载铜离子螯合黑色素纳米粒，核心填充丹酚酸 B 微球，实现抗菌、抗氧化、促再生、抑瘢痕一体化。
要点二：多重功效：体外实验证实可高效清除 ROS、抑制金黄色葡萄球菌 / 大肠杆菌、促进成纤维细胞迁移与血管生成；近红外光热协同强化抗菌。
要点三：体内验证：兔感染创面模型显示，该微针显著加速创面闭合、减轻炎症、降低瘢痕增生；兔耳模型证实其能改善胶原排列、降低 Ⅰ/Ⅲ 型胶原比例。
要点四：作用机制：通过调控巨噬细胞 M1→M2 极化、下调炎症与瘢痕相关通路（TGF‑β、ECM 等）、上调抗炎与血管生成通路，实现无瘢痕愈合。
图 1：无瘢痕愈合核 - 壳微针系统示意图
（A）微针系统由含 Melanin@Cu 的壳层和填充 Sal B 微球的核心组成。（B）光热照射下，MN + M@Cu + Sal B 通过 ROS 响应逐步释放 Cu⁺/Cu²⁺，构建抗菌、抗炎微环境并促进营养血管生成，形成动态愈合级联；随时间推移，逐渐暴露的核心促进无瘢痕愈合。
图 2： Melanin@Cu 与 Sal B 的合成及表征
（A）Melanin@Cu 的 SEM 图像（B）Melanin@Cu 的 TEM 图像（标尺：100 μm）及 EDS 元素映射图像（标尺：200 μm）（C）Melanin@Cu 粒径分布（D）XPS 全谱。（E）EDS 能谱与元素定量（F）黑色素与 Melanin@Cu 的 Zeta 电位（G）Sal B 的 SEM 图像（H）Sal B 粒径分布（I）FTIR 光谱
图3： 核 - 壳结构 MN + M@Cu + Sal B 的制备与表征
（A）模铸法制备 MN + M@Cu + Sal B 阵列贴片流程示意图。（B）MN + M@Cu + Sal B 实物图。（C）MN + M@Cu + Sal B 侧面 SEM 图及放大图。（D）罗丹明 B 标记的 MN + M@Cu + Sal B 壳层底部共聚焦图像，z 轴间隔 100 μm。（E）核 - 壳结构 MN + M@Cu + Sal B 图像，罗丹明 B 标记壳层（红色）、FITC 标记核心（绿色），标尺：30 μm。（F）MN + M@Cu + Sal B 图像，标尺：100 μm。（G）MN + M@Cu + Sal B 压缩测试照片及微针壳层与完整微针的机械强度。
图4：微针药物释放计算模拟
（A）双层微针模型构建。（B）三个平行平面（底部蓝色、中部绿色、顶部红色）用于评估生物膜不同深度的药物浓度。（C–K）扩散初始（t=0）及 24、36、100 h 后，不同扩散系数与平面下双层微针药物浓度色标图（E、G、I、K）；对应底部、中部、顶部平面的药物浓度随时间分布（F、H、J、L）。
图5:MN + M@Cu + Sal B 体外细胞相容性与促血管生成、迁移评价
（A）对照组、MN、MN + M@Cu、MN + Sal B、MN + M@Cu + Sal B 浸提液培养 L929 细胞 1 天、3 天的活 / 死染色图。（B）活 / 死细胞比例分析。（C）L929 细胞培养 1、3、5 天的 CCK-8 分析。（D）不同处理组 L929 细胞 0、12、24 h 划痕愈合实验，标尺：1 mm。（E）划痕实验体外迁移率定量（n=3）；L929 细胞 Transwell 迁移明场图及定量（n=3），标尺：200 μm。（I）节点数量定量，数据为均值 ± 标准差，**P<0.01，****P<0.0001。
图6: MN + M@Cu + Sal B 光热特性与体外抗菌能力
（A）对照组、MN、MN + M@Cu、MN + Sal B、MN + M@Cu + Sal B 近红外照射 0、1、2、3、4、5 min 的红外热成像图。（B）近红外处理后各组温度定量。（C）各组反复近红外照射的温度变化。（D）各组培养的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌菌落、活 / 死细菌染色、SEM 图像。（E）近红外处理后各组金黄色葡萄球菌、大肠杆菌活菌率定量（n=3），数据为均值 ± 标准差，*P<0.05，**P<0.01，****P<0.0001。
图7: MN + M@Cu + Sal B（+）在兔全层创面模型的体内疗效
（A）兔背部感染创面治疗实验流程示意图。（B）不同处理组不同时间创面愈合代表性图像，标尺：1 cm。（C）0–14 天创面愈合轨迹。（D）创面闭合率定量（n=3）。（E）不同处理组创面 H&E 与 Masson 染色图。（F–H）创面愈合评价参数：真皮厚度、创面宽度、胶原体积分数（n=3），数据为均值 ± 标准差，*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001，****P<0.0001。
图8:组织转录组测序分析
（A）所有样本二维 PCA 图。（B）MN + M@CU + Sal + N+（MMSN）组与对照组火山图，红色为上调基因、蓝色为下调基因。（C）MMSN 组与对照组炎症相关差异基因热图，红色上调、蓝色下调。（D）KEGG 富集分析。（E）差异基因 GO 功能富集分析。（F）GO 功能富集上下调分析。（G–J）第 3、7 天巨噬细胞及相关炎症因子组织免疫荧光与定量图。
图9：MN + M@Cu + Sal B 对兔耳瘢痕的抑制作用
（A）MN + M@Cu + Sal B 促进兔耳无瘢痕愈合实验示意图。（B）微针兔耳穿透测试与 H&E 染色。（C）不同处理组兔耳创面不同时间照片，标尺：4 mm。（D–F）第 28 天创面 H&E（D）、Masson（E）、天狼星红（F）染色图，H&E 上标尺 2 mm、放大标尺 200 μm；Masson 标尺 200 μm；天狼星红上标尺 500 μm、下标尺 100 μm。（G–I）创面瘢痕抬高指数（SEI）、胶原沉积百分比、Ⅰ/Ⅲ 型胶原比例定量（n=3），数据为均值 ± 标准差，*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001。
该研究成功构建核 - 壳结构多功能微针贴片，壳层铜螯合黑色素实现光热协同抗菌、清除 ROS、调控炎症，核心丹酚酸 B 微球实现持续释药、抑制瘢痕、促进胶原重塑。该系统体外表现出优异的生物相容性、抗氧化、抗菌、促细胞迁移与血管生成能力；体内可显著加速感染创面愈合、减轻炎症反应、降低瘢痕增生，实现近乎无瘢痕的皮肤修复。机制上，其通过调控巨噬细胞极化、下调炎症与瘢痕相关信号通路、上调修复相关通路发挥作用。该微针为感染 / 慢性创面治疗提供了一体化、微创、高效的新策略，具备良好的临床转化潜力。
全文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.6c01964
参考文献：Multifunctional Microneedle Patch with Antibacterial, Antioxidant, and Pro-Regenerative Properties for Scarless Wound Healing.Guoqing ZhangMiaomiao WeiZihan ZhangShixuan Chen Wenbing Wan.2026, DOI:10.1021/acsnano.6c01964
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