微针是近年来生物医学领域的热门材料。南京大学鼓楼医院赵远锦教授团队将微针与光热材料相结合，制备了一种用于创面修复的可控释放微针补片。该研究成果以“MXene-Integrated Microneedle Patches with Innate Molecule Encapsulation for Wound Healing”为题发表在Research（Research，Volume2021 |Article ID9838490）上。
研究背景
伤口往往涉及复杂的修复过程，因此创面治疗是世界各国的医疗保健问题和经济负担。为此，药物干预、细胞移植、人工皮肤等治疗方法被开发出来促进伤口愈合。得益于有效且成本低的优势，使用化学或生物制剂进行药物干预是目前最常用的方法之一。近年来，基于纳米颗粒、微球、微纤维和薄膜等不同形态生物材料的药物递送系统被开发出来，以延长药物释放的时间并降低药物的潜在毒性。微针能够以非侵入式和无痛的方式穿透皮肤，在构建药物传递系统方面受到了极大的关注和研究，基于微针的给药系统已在多种疾病中显示出疗效。尽管取得了许多成功，但大多数微针释放策略简单，难以可控主动给药。此外，这些系统中常用的药物都是合成化合物，而利用天然分子进行伤口愈合的研究很少。因此，一种用于创面修复的封装有生物合成活性分子的新型微针仍然备受期待（图1）。
图1 腺苷封装的MXene集成微针补片用于创面修复示意
研究进展
基于模板复制的方法，成功制备出了形貌可控的MXene集成苯硼酸水凝胶微针阵列补片。由于苯硼酸分子的存在，该补片能够实现腺苷分子的有效装载和缓慢释放，从而为后续创面治疗奠定基础。体外细胞实验表明，该补片具有良好的生物相容性且其装载的腺苷分子能够有效促进内皮细胞的环化作用（图2）。
图2MXene集成微针补片的制备及表征
由于MXene出色的光热转化能力，该微针补片能够在近红外的照射下实现升温。研究表明，该升温过程与MXene的浓度和近红外照射时间呈现正相关。基于这一特性，我们探究了光照和非光照条件下的微针补片对腺苷分子的释放速度，发现近红外光照可以有效加速腺苷的释放（图3）。
图3 腺苷装载的MXene集成微针补片促进血管生成效应的体外评价
之后为了评估腺苷负载的微针补片在体内的实际治疗价值，我们构建了大鼠创面模型进行探究。与未负载腺苷分子的补片相比，腺苷的存在可以有效加速创面的修复。尤其是腺苷负载与光照联用的小组，表现出了最好的疗效。除了伤口愈合的情况，我们还利用免疫荧光法评估了血管再生的情况。与上述结果一致，腺苷与近红外联用的小组呈现出更为密集的血管结构。以上这些结果表明，我们开发的天然分子封装的MXene集成微针补片在创面修复等疾病治疗中具有广阔的应用潜力（图4）。
图4 腺苷装载的MXene集成微针补片用于创面修复的体内评价
未来与展望
本研究提出了一种MXene集成的新型微针补片药物递送系统，实现了腺苷分子的有效装载和可控释放，动物模型也表明该补片能够有效地促进血管生成和伤口愈合。然而，不同的疾病对生物医用补片的功能有不同的要求，如给药、止血、生物降解等。基于这些需求，未来将开发出结构更精细、功能更丰富的微针补片，为创面愈合等疾病的有效治疗开辟新的篇章。
作者简介
赵远锦，南京大学鼓楼医院教授，博士生导师。他的研究兴趣包括微针、仿生材料、微流控、器官芯片等。作为通讯作者在Science Robotics、Science Advances、Nature Protocol、PNAS、Advanced Materials等国际知名期刊发表研究性论文280余篇，总引用量超过8800次，申请专利150余项。因其杰出工作，获得中国化学学会青年化学家奖、国家自然科学基金国家青年学者、英国皇家化学学会成员（fellow）等。
原文刊载于【Research科学研究】公众号
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