本文介绍了一项关于新型多孔金属有机框架（MOF）微针贴片的研究，该贴片具有光热响应性一氧化氮（NO）释放功能，用于促进糖尿病伤口的愈合。该研究由Shun Yao、Yuetong Wang、Junjie Chi、Yunru Yu、Yuanjin Zhao、Yuan Luo和Yongan Wang等作者共同完成，研究团队来自北京药理毒理研究所、南京大学医学院附属鼓楼医院以及东南大学生物科学与医学工程学院。该研究于2021年发表在《Advanced Science》期刊上。
研究背景
糖尿病伤口愈合困难是全球范围内日益严重的健康问题，给患者和社会带来了巨大的负担。传统的伤口愈合方法依赖于多种促进因子，如内皮细胞生长因子（VEGF）、血小板衍生生长因子（PDGF）和一氧化氮（NO）等。NO作为一种内源性气体分子，具有血管扩张、血管生成、信号传递、抗感染和免疫调节等多种功能，因此在伤口愈合中具有重要价值。然而，NO的半衰期较短，现有的NO载体平台难以实现对其释放的精确控制。因此，开发一种能够实现可控NO释放的多功能平台成为当前研究的重点。
研究目标
本研究旨在开发一种新型的多孔MOF微针贴片，通过光热响应性NO释放来促进糖尿病伤口的愈合。该贴片结合了MOF的高比表面积和多孔结构，以及石墨烯氧化物（GO）的光热响应特性，能够实现NO的精确控制和深层递送。
研究方法
研究分为以下几个步骤：
NO载体的合成与修饰：
- 研究人员首先通过水热反应合成了铜-苯-1,3,5-三羧酸（HKUST-1）MOF颗粒，并将其与石墨烯氧化物（GO）结合，形成NO@HKUST-1@GO（NHGs）微颗粒。GO的引入使得NHGs具有近红外（NIR）光热响应特性，能够通过温度调节控制NO的释放。
- 通过4-吡啶甲胺（4-MAP）修饰，NHGs能够吸附NO分子，并在水、光或热的刺激下释放NO。
多孔微针贴片的制备：
- NHGs被嵌入到聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）基的多孔微针贴片中。通过模板灌注法和紫外固化技术，研究人员成功制备了具有多孔结构的微针贴片。多孔结构不仅增加了比表面积，还增强了机械强度，使得NO分子能够更精确、更深层次地递送到伤口部位。
光热响应性NO释放的实验验证：
- 研究人员通过红外热成像和光热曲线测试，验证了NHGs在NIR照射下的光热响应能力。实验表明，NHGs在NIR照射下能够迅速升温，并在多次循环中保持稳定的光热响应性能。
- 通过Griess试剂法，研究人员测量了不同微针贴片组（PMN、HG-MN、NHG-MN和NHG-MN+NIR）的NO释放量。结果显示，NHG-MN+NIR组在NIR照射下的NO释放量显著高于其他组，表明光热刺激能够有效促进NO的释放。
体内实验验证：
- 研究人员在1型糖尿病大鼠模型上进行了伤口愈合实验。实验结果表明，NHG-MN+NIR组的伤口愈合速度最快，13天内伤口闭合率达到99%。组织学分析显示，NHG-MN+NIR组在炎症消除、新生血管生成和胶原沉积方面表现出色，进一步验证了该贴片在促进伤口愈合中的有效性。
研究结果
NO载体的成功合成与修饰：
- 通过SEM、EDS、FTIR和XRD等表征手段，研究人员证实了NHGs的成功合成和NO的负载。NHGs具有较高的比表面积和孔隙率，能够有效吸附和释放NO分子。
多孔微针贴片的光热响应性：
- NHGs在NIR照射下表现出优异的光热响应性能，能够通过温度调节控制NO的释放。NHG-MN+NIR组在NIR照射下的NO释放量显著高于其他组，表明光热刺激能够有效促进NO的释放。
体内实验验证：
- 在1型糖尿病大鼠模型中，NHG-MN+NIR组的伤口愈合速度最快，13天内伤口闭合率达到99%。组织学分析显示，NHG-MN+NIR组在炎症消除、新生血管生成和胶原沉积方面表现出色，进一步验证了该贴片在促进伤口愈合中的有效性。
结论
本研究成功开发了一种新型的多孔MOF微针贴片，能够通过光热响应性NO释放促进糖尿病伤口的愈合。该贴片结合了MOF的高比表面积和多孔结构，以及GO的光热响应特性，能够实现NO的精确控制和深层递送。实验结果表明，该贴片在促进血管生成、组织再生和胶原沉积方面具有显著效果，展示了其在伤口愈合和其他临床应用中的广阔前景。
研究亮点
- 创新性：本研究首次将MOF与GO结合，开发出具有光热响应性NO释放功能的多孔微针贴片，实现了NO的精确控制和深层递送。
- 多功能性：该贴片不仅具有NO释放功能，还能够通过光热刺激调节NO的释放量，展示了其在伤口愈合中的多功能性。
- 应用前景：该贴片在糖尿病伤口愈合中表现出色，展示了其在临床治疗中的广阔应用前景。
研究意义
本研究为糖尿病伤口愈合提供了一种新的治疗策略，展示了MOF和GO在生物医学领域的应用潜力。该贴片不仅能够促进伤口愈合，还能够通过光热刺激实现NO的精确控制，为未来的临床应用提供了新的思路。