本文介绍了一项关于近红外光（NIR）响应微针贴片用于治疗伤口生物膜的研究，该研究由Yajuan Su、Syed Muntazir Andrabi、S.M. Shatil Shahriar、Shannon L. Wong、Guangshun Wang和Jingwei Xie等人共同完成，发表在2023年3月的《Journal of Controlled Release》期刊上。研究团队来自美国内布拉斯加大学医学中心（University of Nebraska Medical Center）和内布拉斯加大学林肯分校（University of Nebraska Lincoln）。
慢性伤口中的生物膜（biofilm）是由病原体在其自身分泌的细胞外基质（ECM）中形成的，这种结构使得抗生素难以渗透，导致治疗效果不佳。生物膜的存在不仅延缓伤口愈合，还可能导致截肢、败血症甚至死亡。传统的抗感染方法如漂白清洗、手术清创和抗生素使用等存在诸多问题，且可能引发严重的全身副作用。因此，开发新的治疗方法以有效消除生物膜成为迫切需求。
近年来，微针贴片（microneedle patches）作为一种新型药物递送系统，能够帮助抗菌剂穿透生物膜的致密结构。然而，现有的微针贴片通常溶解过快，缺乏对药物释放的精确控制，可能导致感染复发和耐药菌的产生。本研究旨在开发一种近红外光响应的微针贴片，通过光热疗法（photothermal therapy, PTT）和化疗的结合，实现对生物膜的高效治疗。
研究团队设计了一种近红外光响应的微针贴片，其核心材料为可溶解的聚乙烯吡咯烷酮（polyvinylpyrrolidone, PVP），并负载了光热转换剂IR780碘化物和抗菌肽W379。微针贴片表面涂覆了相变材料1-十四醇（1-tetradecanol, TD），以控制药物的释放。当微针贴片暴露于近红外光时，IR780将光能转化为热能，导致TD熔化，进而使PVP微针溶解并释放W379肽。
研究的主要流程包括以下几个步骤： 1. 微针贴片的制备：使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）模具制备PVP微针贴片，负载不同浓度的IR780和W379肽，并通过喷涂法在表面涂覆TD。 2. 形态表征：通过扫描电子显微镜（SEM）和激光共聚焦显微镜对微针贴片的形态进行表征，确认TD涂层的均匀性。 3. 近红外光响应性能测试：通过热成像相机记录不同IR780负载量的微针贴片在近红外光照射下的温度变化，确定最佳IR780负载量。 4. 药物释放测试：在体外实验中，研究微针贴片在近红外光照射下的药物释放动力学，并通过紫外-可见分光光度计（UV-Vis spectrophotometer）测定W379肽的释放量。 5. 抗菌活性测试：在体外测试微针贴片对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的抗菌活性，评估不同近红外光照射时间对细菌杀灭效果的影响。 6. 细胞毒性测试：通过Alamar Blue法评估微针贴片对皮肤细胞（Hacat）、单核细胞（U937）和成纤维细胞（NIH3T3）的细胞毒性。 7. 体外和体内生物膜治疗实验：在体外和体内模型中，评估微针贴片对MRSA生物膜的清除效果，并通过菌落计数（CFU）量化治疗效果。
本研究开发了一种近红外光响应的微针贴片，通过光热疗法和抗菌肽的协同作用，实现了对伤口生物膜的高效治疗。该微针贴片具有可控的药物释放特性，能够减少敷料更换次数，减轻患者的不适。此外，该技术平台还可用于递送其他抗菌剂或生长因子，促进伤口愈合。
本研究为解决慢性伤口生物膜的治疗难题提供了一种创新的解决方案。通过结合光热疗法和抗菌肽递送，研究团队开发了一种高效、可控的药物递送系统，具有显著的临床应用潜力。未来，该技术有望进一步优化，用于更多类型的伤口治疗和药物递送。