负载金纳米棒的可分离微针贴片作为近红外响应型免疫抑制剂递送系统用于银屑病协同治疗

《Small Structures》：Gold Nanorod-Loaded Separable Microneedle Patches as NIR-Responsive Immunosuppressant Delivery System for Psoriasis Synergetic Treatment

　　

作为一种慢性、免疫介导的疾病，银屑病表现为角质形成细胞增殖失调以及多种炎性细胞向皮肤内募集。免疫抑制剂和光热治疗均为有效策略。然而，其应用常因全身性副作用或局部治疗效率低下而受到限制。为解决这一问题，研究人员开发了一种协同治疗策略，采用近红外（NIR）响应型可分离微针贴片，实现NIR触发的光热激活和按需免疫抑制剂递送。金纳米棒（AuNRs）同时作为光热剂和药物纳米载体，负载免疫抑制剂并被封装入可分离微针针尖。在NIR照射下，AuNRs诱导局部热疗，直接为银屑病病灶提供热刺激，并加速免疫抑制剂在靶部位释放。在银屑病小鼠模型中，该系统显示出显著的治疗效果，有效缓解了疾病症状。该微针系统将可控药物释放与光热治疗协同结合，为有效管理银屑病提供了一种通用且具有前景的策略，并具有广阔的生物医学应用潜力。

该论文发表于《Small Structures》，报道了一种用于银屑病协同治疗的可分离微针贴片。银屑病是一种慢性免疫介导的皮肤疾病，主要病理特征为角质形成细胞过度增殖、皮肤进行性增厚，以及多种免疫细胞浸润。其病程长、复发率高，给患者造成沉重负担。目前免疫抑制剂和光热疗法虽有一定疗效，但全身给药易引起毒副作用，局部外用药膏又难以将活性药物有效递送至皮肤深层；单独的光疗和热疗长期疗效也有限。因此，亟需开发能突破这些局限的新型治疗策略。金属纳米材料在银屑病治疗中展现出潜力，这促使研究人员探索多功能治疗平台。

研究人员设计并制备了负载金纳米棒（AuNRs）的可分离微针贴片，将其作为NIR响应型免疫抑制剂递送系统。该复合系统由载药微针针尖和聚乙烯醇（PVA）背衬层组成。研究人员首先合成介孔二氧化硅包覆的金纳米棒（AuNR@SiO₂），以其为载体负载他克莫司（TAC）——一种大环内酯类钙调神经磷酸酶抑制剂免疫抑制剂，形成TAC@AuNR@SiO₂纳米颗粒，并将其封装于可分离微针针尖。使用时将微针刺入皮肤并移除背衬，随后施加NIR照射。AuNRs的光热效应产生局部高温，既对银屑病病灶提供热刺激，又触发TAC按需高效释放。在银屑病小鼠模型中，该系统显著缓解红斑、鳞屑和表皮增生，并下调多种炎症细胞因子；同时表现出良好的生物相容性，无明显全身毒性。该策略将按需药物释放与局部光热治疗相结合，为银屑病及其他炎症性皮肤病提供了一种微创、可控、多功能的治疗思路，具有临床转化潜力。

主要关键技术方法包括：采用种子介导生长法制备AuNRs并包覆介孔SiO₂壳层，通过孵育负载TAC；利用真空辅助模板法构建可分离微针，针尖材料为葡聚糖/透明质酸/聚乙烯吡咯烷酮，背衬层为PVA；采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、动态光散射、紫外-可见光谱和N₂吸附-脱附等手段表征材料；通过980 nm激光照射和尼罗红模拟药物评价NIR触发释放行为；以CCK-8法和活/死荧光染色评估NIH/3T3成纤维细胞和HaCaT角质形成细胞活性；体内实验使用5周龄雄性BALB/c小鼠（购自瓯江实验室），建立咪喹莫特（IMQ）诱导的银屑病样皮炎模型，结合苏木精-伊红（H&E）染色、免疫荧光和血清生化分析评价疗效与生物安全。细胞系购自Beyotime。

结果与讨论部分按研究逻辑可概括为以下几个要点。第一，纳米粒子结构与光学表征：TEM和元素面扫证实AuNRs被均匀的介孔SiO₂壳层包覆，壳层厚度约14 nm；AuNRs平均粒径约71.7 nm，包覆后增至约110.6 nm；纵向表面等离子体共振峰从858 nm红移至880 nm，归因于局部折射率增加。介孔结构提供较大比表面积和合适孔径，可负载TAC。第二，光热性能评价：AuNR@SiO₂分散液在980 nm激光照射下呈浓度依赖性升温，去离子水几乎无升温；三次开/关循环显示光热加热能力高度可重复；光热转换效率计算为33.36%。第三，微针制备与经皮性能：采用两步模板复制法制备出10×10阵列的可分离微针，针尖均匀负载TAC@AuNR@SiO₂，背衬由PVA构成。离体猪皮穿刺实验表明微针能均匀穿透皮肤形成微孔，荧光标记微针的共聚焦成像确认了有效穿刺深度。第四，NIR触发药物释放：以尼罗红模拟药物，结果显示激光照射时出现爆发释放，而无激光时释放较缓慢，说明该微针具备NIR可控释药能力。第五，细胞相容性与抗增殖活性：NIH/3T3细胞与空白微针、TAC@AuNR@SiO₂微针及联合NIR处理后，细胞活性均高于80%，表明材料无显著细胞毒性；HaCaT细胞经TAC@AuNR@SiO₂微针处理后活力下降，联合NIR处理后活力进一步降低，证明光热触发加速释药和热应激可增强对角质形成细胞增殖的抑制。第六，银屑病小鼠模型疗效：与模型对照组相比，TAC@AuNR@SiO₂微针单独处理可部分缓解症状；联合NIR处理后，小鼠背部皮肤红斑和鳞屑显著减轻，皮肤表面温度在5 min内升至约41.7°C。H&E染色显示联合治疗组表皮增厚和免疫细胞浸润明显减少，银屑病面积与严重程度指数（PASI）评分和表皮厚度均为各组最低。第七，免疫调节与生物安全：免疫荧光分析显示IMQ诱导后皮肤中IL-17a、IL-23、IL-6、TNF-α和IL-1β等炎症因子表达显著升高；TAC@AuNR@SiO₂微针联合NIR治疗后这些因子明显下调，且联合组降幅最大。血清学检测中，尿素、肌酐和丙氨酸氨基转移酶水平与对照组无显著差异，验证了该微针系统的体内安全性。

讨论部分指出，局部轻度热疗不仅提供温和热刺激，还可能促进经皮药物递送和局部代谢废物清除，并对皮肤免疫微环境产生调节作用，从而与释放的药物发挥协同治疗效应。同时，作者也提出后续研究方向：加入无药物光热对照组以精确区分热效应与药物在协同治疗中的独立权重；通过流式细胞术分析CD4⁺ T细胞亚群等特定免疫细胞亚群，以明确免疫调节的细胞靶点；并针对银屑病慢性复发的特点，在更长观察窗口和更贴近临床的疾病模型中评估疗效持久性与复发预防能力。

研究结论部分可翻译为：本研究成功设计并制备了一种NIR响应型可分离微针贴片，用于银屑病的协同治疗。该整合平台将按需光热激活与免疫抑制剂递送相结合。AuNR@SiO₂既是光热转换器，又是TAC的纳米载体。所得微针贴片具有优异的机械性能，能有效穿透皮肤，并实现NIR触发的精准药物释放。载药微针与NIR照射的协同治疗在银屑病动物模型中表现出显著疗效，具体体现为银屑病症状明显缓解、表皮厚度显著降低以及关键炎症细胞因子有效下调。局部热疗不仅提供了温和热刺激，还与释放的药物协同增强治疗效果。此外，该疗法表现出良好的生物相容性，未观察到明显的全身毒性，安全性较高。总之，该研究提出了一种微创且通用的治疗策略，有效克服了传统银屑病疗法的主要局限；这种基于金纳米颗粒的可分离微针系统具有重要的临床转化潜力，并有望扩展用于其他炎症性皮肤病的局部靶向治疗。