本文介绍了一项关于多功能双层双药载微针贴片（dmn@th/rh-egf）促进糖尿病伤口愈合的研究。该研究由Wei Liu、Xingxing Zhai、Xue Zhao、Yongjie Cai、Xinmei Zhang、Kai Xu、Jie Weng、Jianshu Li和Xingyu Chen等作者共同完成，发表在《Advanced Healthcare Materials》期刊上，发表日期为2023年5月16日。该研究的主要目标是解决糖尿病慢性难愈合伤口的问题，通过设计一种新型微针贴片，实现抗菌、抗炎、抗氧化和促进血管生成等多重功能，从而加速伤口愈合。

研究背景

糖尿病慢性难愈合伤口是糖尿病患者常见的严重并发症，具有高发病率和高致残率。其主要原因是长期的炎症反应和血管生成功能障碍。传统的治疗方法如薄膜、海绵、水凝胶等存在药物递送不足的问题。近年来，可溶性聚合物微针（microneedle, MN）作为一种无痛、无创的药物递送系统，受到了广泛关注。微针能够穿透表皮层，将药物递送到深层组织，具有较高的局部药物浓度和较长的释放时间。然而，现有的微针系统在糖尿病伤口治疗中的应用仍存在局限性，尤其是在同时满足抗菌、抗炎和促进血管生成等多重需求方面。

研究流程

本研究设计了一种双层微针贴片（dmn@th/rh-egf），其基底由透明质酸（hyaluronic acid, HA）构成，尖端由羧甲基壳聚糖（carboxymethyl chitosan, CMC）和明胶（gelatin）混合而成。基底中载有抗菌药物盐酸四环素（tetracycline hydrochloride, TH），用于快速杀菌和抵抗外部细菌感染；尖端则载有重组人表皮生长因子（recombinant human epidermal growth factor, rh-EGF），通过伤口中的胶原酶（collagenase）响应释放，促进细胞迁移和血管生成。

研究流程包括以下几个步骤： 1. 微针制备：通过离心法制备双层微针，基底为HA载TH，尖端为CMC和明胶载rh-EGF。 2. 微针表征：通过扫描电子显微镜（SEM）和立体显微镜观察微针的结构和形态，确认其双层结构和机械性能。 3. 药物释放实验：在体外模拟糖尿病伤口环境，研究TH和rh-EGF的释放动力学。TH在微针基底中快速释放，而rh-EGF在尖端通过胶原酶响应缓慢释放。 4. 抗氧化和抗菌实验：通过DPPH自由基清除实验评估TH的抗氧化能力，并通过细菌培养实验评估微针的抗菌效果。 5. 细胞实验：使用人脐静脉内皮细胞（HUVECs）进行细胞迁移和血管生成实验，评估rh-EGF对细胞迁移和血管生成的促进作用。 6. 动物实验：在糖尿病大鼠模型中，评估微针贴片对伤口愈合的影响，观察伤口闭合率、炎症反应、胶原沉积和血管生成等指标。

主要结果

1. 微针结构与机械性能：微针具有双层结构，基底和尖端结合良好，机械强度足以穿透皮肤而不断裂。
2. 药物释放：TH在20分钟内释放率达到91.5%，而rh-EGF在70分钟内释放率为79.66%，表现出良好的缓释特性。
3. 抗氧化与抗菌效果：TH载入微针后显著提高了抗氧化能力，且TH浓度为10 mg/mL时，抗氧化效率达到90.89%。微针对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均超过95%。
4. 细胞迁移与血管生成：rh-EGF显著促进了HUVECs的迁移和血管生成，微针贴片在糖尿病大鼠模型中显著加速了伤口愈合。
5. 动物实验结果：在糖尿病大鼠模型中，dmn@th/rh-egf组在第14天伤口愈合率达到95.8%，显著高于对照组和空白微针组。此外，微针贴片显著降低了炎症因子（TNF-α、IL-6、IL-1β）的表达，促进了胶原沉积和血管生成。

结论

本研究成功设计了一种新型双层微针贴片，能够通过TH和rh-EGF的序贯释放，有效抑制炎症、促进血管生成和胶原沉积，从而加速糖尿病伤口的愈合。该微针贴片具有优异的机械性能、生物相容性和抗菌能力，为糖尿病慢性难愈合伤口的治疗提供了一种新的解决方案。

研究亮点

1. 多功能微针设计：通过双层结构实现TH和rh-EGF的序贯释放，满足糖尿病伤口愈合不同阶段的需求。
2. 优异的抗菌与抗氧化性能：TH的快速释放有效抑制了早期炎症和氧化应激，rh-EGF的缓释促进了后期的细胞增殖和血管生成。
3. 显著的伤口愈合效果：在糖尿病大鼠模型中，微针贴片显著加速了伤口闭合，减少了炎症反应，促进了胶原沉积和血管生成。

研究意义

该研究不仅为糖尿病慢性难愈合伤口的治疗提供了一种新的药物递送系统，还为微针技术在生物医学领域的应用提供了新的思路。其科学价值在于通过合理的药物设计和释放策略，实现了对伤口愈合过程的多重调控，具有广泛的应用前景。