本文介绍了一项由Xiangyi Wu、Danqing Huang、Ye Xu、Guopu Chen和Yuanjin Zhao等研究人员共同完成的研究，题为“Microfluidic Templated Stem Cell Spheroid Microneedles for Diabetic Wound Treatment”（基于微流控模板的干细胞球体微针用于糖尿病伤口治疗）。该研究于2023年发表在《Advanced Materials》期刊上。研究团队来自南京大学医学院附属鼓楼医院烧伤整形外科、东南大学生物科学与医学工程学院、以及温州研究院的瓯江实验室（浙江再生医学与视觉脑健康实验室）。
糖尿病伤口是一种常见的延迟愈合伤口，与糖尿病密切相关。由于其复杂的病因和发病机制，糖尿病伤口的预后较差，常伴随高致残率和高死亡率。目前的治疗策略，如手术清创、伤口减负和抗感染治疗，往往效果不佳，导致高复发率。近年来，基于干细胞的疗法在糖尿病伤口治疗领域取得了显著进展。干细胞具有促进再生和免疫调节的特性，能够通过分泌多种内源性和外源性细胞因子促进细胞存活并调节炎症反应。然而，现有的干细胞疗法仍存在一些问题，例如干细胞在支架中的分散分布导致细胞间相互作用不足，影响了其在复杂病理环境中的适应性和功能表现。
为了解决这些问题，研究团队提出了一种基于微流控模板技术的干细胞球体（spheroid, SPS）负载微针（microneedle, MN）贴片（MN@SPS），用于糖尿病伤口的治疗。该技术通过微流控模板精确控制干细胞球体的形成，并将其封装在微针中，实现了干细胞的高效递送和活性物质的交换，从而促进了糖尿病伤口的血管生成、胶原沉积和组织重建。
研究的主要流程包括以下几个步骤：
微流控芯片设计与制备：研究团队设计了一种双层微流控芯片，芯片由聚二甲基硅氧烷（PDMS）制成，尺寸约为2 cm³。芯片上排列有10×10的四边形锥形微孔，深度为600 μm，底部边长为200 μm。芯片的两端设有液体交换的流入和流出通道。为了减少细胞粘附，芯片表面用疏水剂F127进行处理。
干细胞球体的形成：研究人员将脂肪来源的干细胞（ADSCs）悬浮液注入微流控芯片中，细胞在微孔底部聚集并逐渐形成球体。通过精确控制微流体的流速，确保了球体的均匀尺寸。形成的干细胞球体直径约为150 μm，且在72小时的培养过程中表现出良好的生长和细胞活性。
干细胞球体的封装：在干细胞球体形成后，研究人员将透明质酸甲基丙烯酰（HAMA）预聚物注入微流控芯片中，并通过紫外线照射使其固化，从而将干细胞球体封装在微针中。最终形成的MN@SPS贴片具有良好的针尖结构，每个针尖内包含一个干细胞球体。
体外实验验证：研究人员通过体外实验验证了MN@SPS贴片的功能。实验表明，封装在微针中的干细胞球体能够显著促进人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的迁移、增殖和管状结构形成，表明其具有促进血管生成的能力。
动物实验验证：研究团队在糖尿病小鼠模型上进行了体内实验。实验结果显示，使用MN@SPS贴片治疗的小鼠伤口愈合速度显著加快，且伤口部位的新生血管密度和胶原沉积量均显著增加，表明MN@SPS贴片能够有效促进糖尿病伤口的愈合。
干细胞球体的形成与特性：通过微流控技术形成的干细胞球体具有均匀的尺寸和良好的细胞活性。转录组测序分析显示，干细胞球体中与细胞外基质（ECM）组织和血管内皮生长因子（VEGF）产生相关的基因表达显著上调，表明其具有促进血管生成和组织再生的潜力。
MN@SPS贴片的体外功能验证：体外实验表明，MN@SPS贴片能够显著促进HUVECs的迁移、增殖和管状结构形成，进一步验证了其促进血管生成的能力。
MN@SPS贴片的体内治疗效果：在糖尿病小鼠模型中，MN@SPS贴片显著加快了伤口的愈合速度，并促进了伤口部位的新生血管形成和胶原沉积，表明其在糖尿病伤口治疗中具有显著的应用潜力。
该研究提出了一种基于微流控模板技术的干细胞球体负载微针贴片（MN@SPS），用于糖尿病伤口的治疗。通过微流控技术，研究人员成功实现了干细胞球体的均匀形成和高效封装，显著提升了干细胞在伤口治疗中的功能表现。体外和体内实验均表明，MN@SPS贴片能够有效促进血管生成、胶原沉积和组织重建，从而加速糖尿病伤口的愈合。该研究为干细胞疗法在糖尿病伤口治疗中的应用提供了新的思路和技术支持，具有重要的科学和应用价值。
该研究为糖尿病伤口的治疗提供了一种新的解决方案，通过微流控技术实现了干细胞球体的高效递送和功能提升，显著促进了伤口的愈合。该技术的成功应用不仅推动了干细胞疗法在再生医学领域的发展，也为其他慢性伤口的治疗提供了新的思路和方法。