南昌大学第二附属医院陶军等J. Nanobiotechnology;一种ROS响应的核心-壳微针平台,集成声动力学气体抗菌治疗并调节糖尿病伤口愈合免疫力

【研究背景】

糖尿病慢性伤口常伴随持续性高血糖导致的微环境失衡（如氧化应激升高、免疫失调和微循环障碍），极易并发多种细菌的顽固性生物膜感染。传统的抗菌药物和普通敷料因难以穿透致密的生物膜及皮肤屏障，且无法有效逆转病理性的伤口微环境，导致感染复发和愈合延迟。尽管声动力疗法（SDT）能产生活性氧（ROS）进行杀菌，但单一ROS半衰期短、扩散距离有限且可能造成氧化损伤；因此，亟需开发一种不仅能强效清除生物膜、还能主动调控伤口微环境的局部递送系统。

【研究思路】

该研究设计并构建了一种超声激活的、ROS响应的核壳结构微针平台（CCA&Lut@MN）。该微针的外壳由负载了L-精氨酸修饰的铜-半胱氨酸纳米粒子（CCA）的可溶性透明质酸构成，在超声刺激下可原位产生ROS并催化L-Arg释放一氧化氮（NO），产生协同的氧化和亚硝化应激，实现快速杀菌和生物膜清除；微针核心为负载木犀草素（Luteolin, Lut）的ROS响应性PVA-HP-Lut水凝胶，能在局部高ROS环境中降解并释放Lut，有效清除过量的ROS，促进巨噬细胞向促修复的M2表型极化，从而改善微环境、促进血管生成和细胞迁移，实现“早期杀菌-后期修复”的按需程序化治疗。

【研究结果】

1、材料构建成功：成功制备了具有核壳结构的CCA&Lut@MN微针，其具备足够的机械强度穿透皮肤角质层，且外壳和核心分别实现了CCA和木犀草素的序贯释放。

2、卓越的体外抗菌与抗生物膜能力：在超声刺激下，CCA&Lut@MN通过产生ROS和NO的协同作用，对MRSA和大肠杆菌的杀灭率超过90%，并能有效穿透并清除成熟生物膜（清除率>90%）。

3、良好的生物相容性与微环境调控能力：该微针无显著细胞毒性，能高效清除细胞内ROS，显著促进巨噬细胞从促炎的M1向促修复的M2表型极化，并下调促炎因子、上调抗炎因子。

4、显著的体内促愈合效果：在糖尿病大鼠感染伤口模型中，CCA&Lut@MN+超声治疗组伤口愈合最快（第14天面积仅剩2.2%），显著降低了细菌载量、减少了局部ROS水平，并大幅促进了血管生成和胶原沉积。

图1 CCA & Lut @ MN核壳微针的制备及功能表达示意图

图2 CCA NPS的表征。

图3 核壳结构微针CCA&Lut@MN的制备与表征。

图4 CCA&Lut@MN的抗菌、ROS生成和抗生物膜活性评价

图5 超声下CCA & Lut @ MN微针贴片处理MRSA的RNA-seq分析

图6 体外生物相容性评价

图7 CCA&Lut@MN微针的体外ROS清除能力及其对巨噬细胞极化的调节和启动组织修复行为。

图8 CCA&Lut@MN在生物膜感染的糖尿病大鼠伤口模型中的伤口愈合和抗菌效果评价。

图9 CCA&Lut@MN微针补片治疗后创面组织的组织学评价。

图10 CCA&Lut@MN微针对糖尿病感染创面血管形成和巨噬细胞表型的影响。

【参考文献】

Wang, P., Ai, F., Huang, G. et al. A ROS-responsive core–shell microneedle platform integrating sonodynamic gas antibacterial therapy and modulating immunity for diabetic wound healing. J Nanobiotechnol (2026).doi：10.1186/s12951-026-04422-1

【原文链接】

https://doi.org/10.1186/s12951-026-04422-1