具有抗菌和自我监测能力的微针贴片用于治疗皮肤伤口

摘要：

感染性伤口的管理在临床和生物医学领域一直具有重大意义和紧迫性。这一领域的最新研究集中于开发具有有效抗菌、药物递送和传感功能的功能性伤口敷料。在此，我们提出了一种新型的海藻酸钠(HA)微针贴敷料，通过封装氨基苯硼酸修饰的金纳米簇(A-GNCs)来实现上述功能,用于感染性伤口的管理。

A-GNCs负载的微针贴敷料是通过负模复制制备的，具有足够的机械强度可以穿透皮肤。A-GNCs的释放是通过HA的降解实现的，而释放的A-GNCs在紫外辐射下会发出亮橙色荧光，可实现对释放情况的自我监测。由于A-GNCs能够破坏细菌细胞膜，因此该微针贴敷料表现出优异的体外抗菌性能。基于上述特性，我们在大肠杆菌或金黄色葡萄球菌感染性伤口模型中展示了该微针贴敷料具有细菌抑制、残留药物自我监测和创面愈合促进的能力。这些结果表明，这种A-GNCs负载的微针贴敷料在临床应用中具有巨大潜力。

图1. 氨基苯硼酸修饰的金纳米团簇(A-GNCs)封装的荧光微针阵列应用于细菌感染性皮肤伤口的示意图。

图2.对大鼠上的大肠杆菌或金黄色葡萄球菌感染性皮肤伤口模型的评估

图3. 大肠杆菌或金黄色葡萄球菌感染的大鼠皮肤伤口模型的组织学分析

在伤口愈合过程中，分别在阳光和紫外线照射下记录伤口部位（图2A、B）。由于荧光A-GNCs和透明HA的封装，微针在紫外光照射下表现出明显的橙色荧光。治疗10天后，A-GNCs微针处理组的创面愈合率分别为84.69%（大肠杆菌感染创面）和87.44%（金黄色葡萄球菌感染创面）（图2C、D）。以上结果表明，封装A-GNCs的微针贴片加速细菌感染伤口的愈合，同时显示出自我监测特性。创面部位可见中性粒细胞或淋巴细胞浸润（黄色箭头所示），显示感染严重。通过研究感染创面部位的白细胞介素-6和肿瘤坏死因子-α的表达来评估炎症反应。综上，封装A-GNCs的HA微针贴片具有良好的生物安全性、抗菌活性和促愈合作用，有益于细菌感染的伤口管理。

总之，本研究开发了一种全新的封装纳米药物微针阵列，用于细菌感染伤口的智能护理。该微针阵列通过将一步反应法合成的A-GNCs加载到PDMS负模复制的HA微针底物上制备。HA基质使微针具有高透明度和生物安全性，而微针尖端内的A-GNCs在紫外光下表现出强大的抗菌活性和明亮的橙色荧光。A-GNCs微针贴片穿透伤口组织，同时HA的降解使A-GNCs的释放能够抑制细菌。随着A-GNCs的释放，观察到FI下降，在伤口愈合过程中实现在线残留剂量监测。然后，通过将这些微针贴片应用于金黄色葡萄球菌感染的全层皮肤伤口，探索了这些微针贴片的实际性能。以上结果表明，这种智能微针在细菌感染的伤口管理和相关生物医学领域具有应用前景。

全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/agt2.509.