本文介绍了一项关于皮肤无疤痕愈合的研究，该研究由Chengxiu Wei、Chuangang You、Liming Zhou、Huiling Liu、Shihao Zhou、Xingang Wang和Rui Guo等作者共同完成，分别来自暨南大学生物医学工程系和浙江大学医学院附属第二医院烧伤与创面修复中心。该研究于2023年7月17日在线发表在《Chemical Engineering Journal》期刊上，文章标题为“Antimicrobial hydrogel microneedle loading verteporfin promotes skin regeneration by blocking mechanotransduction signaling”。
研究背景
皮肤创伤愈合过程中，过度的瘢痕形成对患者的生理和心理都有严重影响。成人的皮肤伤口愈合通常伴随着瘢痕的形成，尤其是在愈合后期，高度活跃的成纤维细胞会导致胶原和细胞外基质（ECM）的过度沉积，进而形成不适当的瘢痕。Yes-associated protein (YAP)是Hippo信号通路的下游效应因子，通过与转录增强子结合域（TEAD）相互作用，调控干细胞增殖、组织生长和器官大小。研究表明，阻断机械转导信号可以减少组织纤维化和瘢痕形成。因此，本研究开发了一种生物相容性可分离水凝胶微针（MN）系统，用于无疤痕伤口愈合。
研究流程
材料与方法：
- 材料：研究使用了丝素蛋白甲基丙烯酰（SFMA）水凝胶作为微针的基础材料，并合成了含有光敏药物铋纳米片（Bi）和YAP信号通路抑制剂维替泊芬（VP）的微针阵列。
- 微针制备：通过将SFMA溶液与光引发剂混合，并在405 nm可见光下照射1分钟形成水凝胶。微针的机械强度通过压力测试仪测量，确保其能够穿透皮肤。
- 光热性能测试：通过近红外（NIR）激光照射，测试了不同浓度Bi微针的光热转换效率，结果显示Bi微针在NIR照射下能够显著升温，具有杀菌效果。
- 抗菌实验：通过体外实验验证了微针对大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）的抗菌效果，结果显示在NIR照射下，Bi@MN和Bi/VP@MN对细菌的杀灭率超过99%。
体内实验：
- 伤口模型建立：在C57BL/6小鼠背部创建全层圆形伤口，并感染细菌。随后，将微针贴片应用于伤口，部分组别接受NIR激光照射。
- 伤口愈合评估：通过观察伤口面积的变化、组织学染色和免疫荧光染色，评估微针贴片对伤口愈合和瘢痕形成的影响。结果显示，Bi/VP@MN + NIR组在10天内伤口闭合率最高，且30天后伤口区域几乎完全愈合，无明显瘢痕形成。
- 机械强度测试：通过拉伸实验评估了伤口皮肤的机械强度，结果显示Bi/VP@MN + NIR组伤口的机械强度接近正常皮肤。
主要结果
- 微针的光热性能：Bi微针在NIR照射下表现出显著的光热效应，能够有效杀灭细菌，且温度可控，避免了对周围正常组织的损伤。
- 抗菌效果：在NIR照射下，Bi@MN和Bi/VP@MN对E. coli和S. aureus的杀灭率均超过99%，显示出优异的抗菌性能。
- 伤口愈合与瘢痕抑制：Bi/VP@MN + NIR组在10天内伤口闭合率最高，且30天后伤口区域几乎完全愈合，无明显瘢痕形成。组织学分析显示，该组伤口区域有大量新生的胶原和皮肤附属结构（如毛囊和皮脂腺）。
- 机械强度恢复：Bi/VP@MN + NIR组伤口的机械强度接近正常皮肤，表明该微针系统不仅促进了伤口愈合，还恢复了皮肤的机械功能。
结论
该研究开发了一种基于SFMA水凝胶的微针系统，能够通过抑制YAP信号通路实现无疤痕伤口愈合。微针系统不仅具有优异的光热抗菌性能，还能持续释放VP抑制剂，抑制瘢痕形成。研究结果表明，Bi/VP@MN微针系统能够加速伤口闭合，抑制瘢痕形成，并恢复皮肤的机械强度，具有广泛的应用前景。
研究亮点
- 创新性：该研究首次将Bi和VP集成到微针系统中，通过光热疗法和YAP信号通路抑制剂的协同作用，实现了无疤痕伤口愈合。
- 多功能性：微针系统不仅具有抗菌功能，还能通过持续释放VP抑制剂抑制瘢痕形成，促进皮肤再生。
- 应用前景：该微针系统具有低成本、高效、便捷的特点，有望成为未来伤口管理的有效工具。
研究意义
该研究为无疤痕伤口愈合提供了一种新的治疗策略，具有重要的科学和应用价值。通过抑制YAP信号通路，微针系统能够有效减少瘢痕形成，促进皮肤再生，恢复皮肤的机械功能。这一成果不仅推动了皮肤再生医学的发展，还为临床伤口管理提供了新的解决方案。