抗菌促血管化水凝胶微针贴片——感染性创面修复的新策略

本综述系统介绍了一种基于甲基丙烯酰化壳聚糖（CS-MA）与聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）共聚水凝胶的载药微针贴片，通过负载抗菌肽（AMP）和血管内皮生长因子（VEGF）实现协同抗菌与促血管生成功能。该微针系统具有优异的生物相容性、可控药物释放特性及双重抗菌机制，在感染性创面模型中显著加速伤口愈合，为慢性创面治疗提供了创新性解决方案。

　　

摘要

本研究开发了一种负载抗菌肽（AMP）和血管内皮生长因子（VEGF）的共聚水凝胶微针贴片，用于感染性创面的协同治疗。该微针以甲基丙烯酰化壳聚糖（CS-MA）和聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）为基质，通过光交联技术构建具有有序锥形阵列的多孔结构。体外实验表明微针具备均匀的形态、良好的机械性能（如C₃P₃组杨氏模量为中间值）及可控的药物释放动力学：小分子模型药物12小时内释放超60%，大分子模型药物96小时释放约72%。抗菌实验显示微针对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）的抑制率分别达73.0%和63.3%，而载药微针（MN@drug）的抑制率超过95%。细胞实验证实其无细胞毒性（细胞存活率>230%）和低溶血率（<0.5%）。在感染性大鼠创面模型中，联合载药组（Combine）表现出最优的愈合效果，包括胶原沉积增强、新生血管密度提高（CD31/α-SMA双标验证）及炎症因子IL-6表达抑制。该研究为多功能伤口敷料的设计提供了新思路。

1 引言

伤口愈合是全球性的医疗挑战，传统敷料如纱布和药膏存在机械性能差、缺乏主动治疗功能等局限。微针系统能穿透皮肤屏障实现靶向给药，但金属微针生物相容性差，聚合物微针则缺乏抗菌与促血管化功能。水凝胶材料因其类似细胞外基质的特性成为理想选择，其中壳聚糖（CS）衍生物具备天然抗菌性和生物可降解性。抗菌肽（AMP）通过破坏细菌膜结构发挥快速杀菌作用，而血管内皮生长因子（VEGF）则通过促进血管生成加速组织修复。本研究通过将CS-MA与PEGDA共聚，负载AMP和VEGF，构建兼具抗菌与促血管化的智能微针系统。

2 结果与讨论

材料合成与表征

CS-MA通过壳聚糖与甲基丙烯酸酐的酯化反应合成，FTIR光谱证实1620 cm^?1处出现C=C键特征峰，1530 cm^?1处形成酰胺键。光交联实验显示CS-MA溶液在UV照射后形成固态水凝胶。通过添加PEGDA调节交联密度，C₃P₃组（3% CS-MA + 3% PEGDA）平衡了机械性能（杨氏模量适中，断裂应变20.8–52.4%），被选为最优配方。

微针制备与药物释放

采用PDMS模板法制备微针，SEM显示其具有规整的锥形阵列和多孔结构。药物释放实验表明小分子（罗丹明）早期快速释放，大分子（FITC-BSA）持续释放至96小时，符合感染早期抗菌、后期促血管化的时序需求。溶胀实验显示微针2小时内溶胀达40%，并保持稳定。

抗菌性能

通过菌落计数和活死染色评估抗菌效果。MN@drug对两种细菌的抑制率均超过95%，其双重机制包括：CS通过静电作用破坏细菌膜，AMP通过形成跨膜离子通道导致细菌裂解。

生物相容性

NIH-3T3细胞培养实验显示微针提取物无细胞毒性，细胞形态正常且增殖活跃。溶血率低于0.5%，符合医用材料安全标准。

体内创面愈合

大鼠感染性全层皮肤缺损模型中，联合载药组（Combine）在第9天创面闭合率最高，并可见新生毛囊。Masson染色显示胶原排列致密，免疫荧光显示CD31⁺/α-SMA⁺血管密度显著提升，IL-6表达抑制表明炎症反应减轻。

3 结论

该研究成功构建了一种负载AMP和VEGF的CS-MA/PEGDA水凝胶微针，通过协同抗菌与促血管化作用显著促进感染性创面愈合。微针系统具备良好的机械性能、可控释药特性及生物安全性，为慢性创面治疗提供了可临床转化的新策略。