本研究选用甲基丙烯酰化透明质酸（HAMA）作为微针针尖基质，具备优异可注射光固化成型能力，可均匀负载ZTCG纳米酶，同时拥有良好生物相容性、多孔结构利于物质交换与细胞浸润，还能响应创面高ROS微环境实现活性物质按需缓释，作为功能载体支撑微针微创刺入皮肤、长效发挥抗氧化、抗菌与免疫调控修复作用。
图1 双层诊疗微针贴片（MNs@Z/CP）制备流程及促糖尿病创面愈合机制示意图
糖尿病是全球重大公共卫生问题，糖尿病溃疡作为糖尿病高发并发症，患者创面长期陷入炎症-感染-氧化应激恶性循环，伴随活性氧（ROS）大量蓄积、免疫紊乱、细菌定植及生物膜形成，常规敷料与治疗手段难以动态响应创面复杂病理微环境，无法兼顾实时监测与精准治疗，创面愈合难度极大。针对这一临床痛点，南昌大学联合多单位团队开发双层结构双功能诊疗微针贴片（MNs@Z/CP），以甲基丙烯酰化透明质酸（HAMA）为微针基底，集多酶催化抗氧化、广谱抗菌、免疫调控、过氧化氢（H₂O₂）可视化实时监测于一体，为糖尿病慢性创面、耐药菌感染创面的智能化自主管理提供全新解决方案。
论文题目：A dual functional theranostic microneedle patch for immunomodulation and real time monitoring in diabetic wound therapy
发表期刊：Theranostics
DOI：10.7150/thno.133451
MNs@Z/CP双功能微针系统的核心优势与作用
（1）动态可视化监测：背衬层Ce-MOF可特异性响应创面H₂O₂，Ce³⁺氧化为Ce⁴⁺伴随白→黄色颜色转变，颜色强度与H₂O₂浓度线性相关，高抗干扰性，可实时、半定量评估创面氧化应激与炎症程度。
（2）强效抗氧化+改善缺氧：ZTCG纳米酶具备级联SOD、CAT模拟活性，高效清除・O₂⁻、・OH、H₂O₂等多种ROS，原位产氧缓解创面缺氧，阻断氧化应激与炎症的恶性循环。
（3）广谱抗菌+清除生物膜：破坏细菌细胞膜、增加膜通透性，实现对大肠杆菌、MRSA耐药菌高效杀灭，同时瓦解成熟细菌生物膜，解决糖尿病创面耐药感染难题。
（4）精准免疫调控：激活内源性Nrf2/HO-1抗氧化通路，抑制炎症因子释放，诱导巨噬细胞表型重编程，构建利于组织修复的免疫微环境。
（5）促创面修复多效协同：依托HAMA水凝胶优异的生物相容性与细胞亲和性，促进成纤维细胞增殖、迁移及内皮细胞血管生成，加速胶原沉积、上皮再生与血管成熟，全方位加快创面愈合。
（6）优异生物安全性：HAMA基底、功能纳米材料及传感层整体生物相容性佳，溶血率、细胞毒性均符合医用标准，体内应用无明显脏器毒性；微针机械强度充足，植入后可顺利穿透皮肤且微创损伤小。
一、核心功能材料合成与微针制备（图2-3）
1.ZTCG纳米酶合成
以ZIF-8为前驱体，经单宁酸（TA）刻蚀形成中空结构，再配位Cu²⁺、Ga³⁺构筑金属-多酚网络（MPN），得到中空ZTCG纳米酶。该材料可在高H₂O₂环境下响应降解，持续释放活性成分，实现长效治疗。
2.Ce-MOF传感材料合成
以硝酸铈、对苯二甲酸（TPA）为原料合成Ce-MOF，原始形貌为花状；接触H₂O₂后晶型转变为棒状，伴随明显颜色变化，对葡萄糖、电解质、尿酸等创面常见物质无响应，特异性优异。
3.双层微针贴片制备
针尖功能层：配置5%w/vHAMA水溶液，加入ZTCG纳米酶与0.25%LAP光引发剂，混合均匀后注入PDMS模具，经离心、脱泡、光交联固化，得到微针阵列。微针高度600μm，基底直径360μm，机械强度满足皮肤穿刺要求。
背衬传感层：采用静电纺丝技术制备PCL纤维膜，表面喷涂Ce-MOF溶液制成CP传感膜，最后与HAMA微针复合，得到成品MNs@Z/CP双层微针。
图2 ZTCG纳米酶表征
图3 MNs@Z/CP双层微针物理性能与过氧化氢显色传感
二、ZTCG纳米酶体外活性验证（图4-5）
类酶活性与自由基清除：ZTCG呈浓度依赖性清除各类ROS，200μg/mL浓度下H₂O₂清除率可达87.75%，催化产氧能力优异，类CAT活性优于多数同类纳米酶。
抗菌与抗生物膜：200μg/mLZTCG对MRSA、大肠杆菌抑菌率分别为98.55%、99.37%；可彻底破坏成熟生物膜，通过损伤细胞膜实现杀菌。
图4 ZTCG多酶活性与抗氧化性能
图5 ZTCG纳米酶抗菌及抗生物膜效果验证
三、体外细胞实验（图6-7）
抗氧化损伤：在H₂O₂诱导的细胞氧化应激模型中，MNs@Z/CP可显著降低细胞内ROS水平、恢复线粒体膜电位，提升成纤维细胞、内皮细胞存活率。
促细胞修复：有效改善氧化应激造成的细胞迁移障碍、血管生成缺陷。
巨噬细胞极化：在LPS诱导炎症模型中，激活Nrf2/HO-1通路，下调M1型促炎标志物（iNOS、TNF-α、IL-6），上调M2型修复标志物（CD206、IL-10），完成巨噬细胞表型重编程。
图6 体外炎症微环境下MNs@Z/CP促进细胞增殖、迁移与血管生成
图7 体外MNs@Z/CP通过激活Nrf2/HO-1通路重编程巨噬细胞
四、普通糖尿病创面体内疗效（大鼠STZ糖尿病模型，图8）
构建大鼠全层皮肤缺损糖尿病创面模型，分组干预后结果：
创面愈合：干预第12天，MNs@Z/CP组创面闭合率达83.17%，创面完整上皮化，肉芽组织致密。
组织修复：Masson染色显示胶原沉积量最高、排列规整；CD31、α-SMA染色证实新生血管数量多、血管成熟度高。
体内免疫调控：创面M2型巨噬细胞占比显著提升，炎症细胞浸润大幅减少。
图8 MNs@Z/CP对单纯糖尿病创面的体内修复疗效
五、转录组机制分析（图9）
对创面组织进行转录组测序，结果表明：MNs@Z/CP可下调IL-17炎症信号通路，抑制炎症级联反应；激活细胞周期通路，促进细胞增殖；同时上调CAT、GPX7等抗氧化酶基因，从分子层面解释抗炎、抗氧化、促修复机制。
图9 MNs@Z/CP调控糖尿病创面微环境的转录组分子机制
六、MRSA感染型糖尿病创面体内疗效（图10）
针对临床难治的耐药菌感染创面模型开展验证：
抗菌效果：干预第9天，创面细菌清除率高达94.88%，创面脓肿、渗出明显减少。
抗炎与修复：创面促炎因子TNF-α、IL-6表达显著降低，巨噬细胞M2/M1比值大幅提升，胶原沉积与血管新生效果突出。
生物安全性：治疗15天后，大鼠心、肝、脾、肺、肾等脏器无病理损伤，体内应用安全。
图10 MRSA感染糖尿病创面修复效果
本研究成功制备基于HAMA水凝胶的MNs@Z/CP双层诊疗微针贴片，整合ZTCG纳米酶治疗体系与Ce-MOF可视化传感体系，实现实时监测、抗氧化、抗菌、免疫调控、促组织修复五大功能一体化。
该微针利用ZTCG的类酶活性与ROS响应释药能力，解决糖尿病创面氧化应激、耐药菌感染、免疫紊乱三大核心问题；依靠Ce-MOF的H₂O₂比色响应特性，实现创面状态可视化监测，让传统“盲治”转变为精准化治疗。
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