《Biomedicine & Pharmacotherapy》：Progress in nanoparticle-mediated photothermal therapy for
Acne vulgaris: Recent clinical advances and potential AI integration
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寻常痤疮是一种慢性炎症性皮肤病，每个人一生中至少会经历一次。值得注意的是，寻常痤疮主要对青少年的生活质量产生负面影响。对部分患者而言，治疗寻常痤疮仍具挑战性。目前，多种外用和口服药物被用于消除寻常痤疮，但细菌耐药性风险和潜在副作用依然存在。因此，对传统医学治疗
寻常痤疮是一种慢性炎症性皮肤病，每个人一生中至少会经历一次。值得注意的是，寻常痤疮主要对青少年的生活质量产生负面影响。对部分患者而言，治疗寻常痤疮仍具挑战性。目前，多种外用和口服药物被用于消除寻常痤疮，但细菌耐药性风险和潜在副作用依然存在。因此，对传统医学治疗的新型替代方案的需求日益增长。光热疗法（PTT）具有为寻常痤疮治疗提供快速、安全、有效且无副作用的潜力。使用纳米颗粒（NPs）的PTT将近红外（NIR）光转化为热能，以靶向并失活过度活跃的皮脂腺，从而减少皮脂分泌和炎症。已有少数关于NP介导的PTT的人体临床研究显示皮肤清洁度和患者满意度有所改善。然而，这些试验涉及的患者群体规模小、持续时间短，且缺乏足够的对照组。人工智能（AI）可以通过结合PTT的协同方法革新痤疮治疗。AI与NP介导的PTT相结合，能够实现快速、大规模的患者治疗，精确识别痤疮病灶，以及实时监测治疗进展。这种协同作用可以节省时间，提高诊断准确性，并为患者优化治疗方案。在本综述中，研究人员总结并讨论了NP介导的光热痤疮治疗与AI整合的临床研究近期进展，这有望治愈数以亿计的痤疮患者。
1. 引言
寻常痤疮在全球疾病总患病率中排名第八，是全世界第二大常见皮肤病。它是皮脂腺单位最常见的慢性炎症性疾病，约85%的青少年和年轻成年人的面部、胸部、颈部和上背部受累。寻常痤疮发生于毛囊的皮脂腺，其特征是皮脂分泌增加、角化异常和细菌过度生长，这些因素共同导致炎症。轻度、中度和重度痤疮的发病率通常出现在15至20岁之间，40-49岁人群中仍有3%的男性和5%的女性受到影响。寻常痤疮对社会和心理健康有显著影响，并可能因外观问题导致青少年抑郁、失眠、焦虑和生活质量下降。临床上，通常使用维A酸软膏等外用治疗和抗生素及异维A酸等口服疗法进行管理，但这些治疗可能因耐药性和脱屑、干燥、反跳等不良反应而复杂化。因此，必须为痤疮患者开发一种有效、安全且经美国食品药品监督管理局（FDA）批准的新治疗策略。
近年来，吸收近红外（NIR）的纳米颗粒（NPs）在生物医学领域的应用迅速发展，特别是在临床疾病的诊断和治疗方面。NPs因其强大的抗菌活性、无耐药性和极低的生物毒性而成为一类新型抗生素；NPs能直接与细菌细胞壁相互作用，破坏细胞膜，并导致快速细胞死亡。在这些纳米技术中，金纳米颗粒（Au NPs）和铂纳米颗粒（PtNPs）因其优异的生物相容性、在NIR区域的高吸收性和光热稳定性，已被广泛探索作为治疗痤疮患者的光热剂。涉及PTT的治疗策略已成为治疗痤疮患者有效且安全的方法。PTT依赖于光热剂，包括Au NPs和PtNPs，它们将NIR光转化为热能（≥43 °C），通过细胞壁破裂、细胞膜损伤以及酶/蛋白质变性导致细菌死亡。自2000年代初以来，使用Au NPs和PtNPs的PTT已被FDA批准用于治疗寻常痤疮。已使用Au NPs或PtNPs和NIR激光进行了人体初步临床研究以治疗痤疮。结果表明，NPs配合NIR照射能有效抑制皮脂腺功能并有效改善痤疮皮肤病变。迄今为止，已有十一项关于NP介导的光热痤疮治疗的人体临床研究。基于Web of Science的检索，过去十年中关于NP介导的光热痤疮治疗的研究显著增长。2020年之前发表的文献很少，表明该领域处于早期阶段。然而，自2020年起发表数量急剧上升，大多数研究发表于2021年至2025年之间，反映了研究人员对NP介导的光热痤疮治疗迅速增长的兴趣。最新的分析（包括截至2026年的研究文章）显示研究活动活跃且呈上升趋势。尽管研究发表数量不断增加，但迄今为止仅报道了十一项人体临床研究，凸显了临床前研究与临床转化之间的显著差距。其他缺点包括缺乏标准化的NP制剂和激光照射参数，缺乏长期安全性和有效性证据，以及AI辅助个性化PTT的临床应用受限。这些发现表明，未来的研究应侧重于设计良好的多中心临床试验和AI引导的精准治疗技术，以促进临床转化。
生物医学科学正逐渐受到AI系统的影响。基于机器学习（ML）和卷积神经网络（CNNs）的AI已成为皮肤病学中的重要临床工具。AI现在越来越多地用于医学，因为它已在痤疮的诊断和治疗方面取得突破，并通过创新解决方案改善了患者的生活质量。在最近的研究中，AI算法协助开发了新的治疗模式，通过图像分析增强了痤疮的早期诊断，并制定了与患者数据一致的个体化治疗计划。ML通过提供广泛的算法彻底改变了AI，这些算法可以利用大量高质量信息提高识别和预测的准确性。深度学习（DL）是ML的一个子领域，使用人工神经网络从数据中学习。AI有潜力在多个方面彻底改变光热痤疮治疗，AI算法可用于评估患者数据并通过确定患者的光型来提供定制化PTT。因此，AI算法在提供具有最佳NIR激光功率密度和曝光持续时间的个性化PTT方案方面非常有帮助，表明NP介导的PTT与AI结合可能有助于优化寻常痤疮的治疗并确保更好的结果。据研究人员所知，这是第一篇基于NP介导的光热痤疮治疗与AI整合的临床研究近期进展的系统综述。
2. 寻常痤疮的发病机制
痤疮是皮脂腺毛囊最常见的皮肤病之一，病因复杂，是一个重要的公共卫生问题。主要的皮肤致病菌，如痤疮皮肤杆菌（Cutibacterium acnes，原痤疮丙酸杆菌（P. acnes））、金黄色葡萄球菌（S. aureus）和表皮葡萄球菌（S. epidermidis），在寻常痤疮的病理生理学中至关重要。四个主要因素导致寻常痤疮的发病机制：（1）皮脂腺产生过多的皮脂，（2）厌氧菌形成导致毛囊定植，（3）过度角化导致微粉刺和随后粉刺的形成，以及（4）炎症反应。使用口服避孕药、发胶、日常压力和暴露于高温高湿环境是导致痤疮的其他因素。P. acnes产生的脂肪酶降解甘油三酯以产生游离脂肪酸，导致痤疮中的毛囊过度增殖和炎症。寻常痤疮的主要症状包括非炎症性和炎症性病变。非炎症性病变包括闭合性粉刺（白头）和开放性粉刺（黑头），而炎症性病变包括丘疹、脓疱和囊性结节，严重时可导致瘢痕形成并发展为深部化脓性溃疡。
除了这四种基本途径外，最近的研究表明寻常痤疮涉及激素、微生物、免疫、代谢、遗传和表观遗传因素之间复杂的相互作用。雄激素信号传导和皮脂细胞功能障碍导致皮脂分泌增加和皮脂脂质谱改变，而皮肤微生物组失调和特定的C. acnes菌株刺激先天免疫激活和炎症反应。促炎细胞因子、氧化应激、Toll样受体介导的信号传导以及饮食和代谢因素也影响痤疮病变的形成和持续。此外，新出现的证据表明非编码RNA在痤疮发展中起重要调节作用。具体而言，微小RNA（miRNAs）、长链非编码RNA（IncRNAs）和环状RNA（circRNAs）可以调节参与皮脂细胞分化、脂质代谢、角质形成细胞增殖和炎症反应的分子途径。因此，除了四个传统致病因素外，寻常痤疮应被视为一种涉及相互关联的细胞和分子机制的多因素疾病。
3. 纳米颗粒介导的光热痤疮治疗
3.1. NIR激光治疗的痤疮靶点
传统痤疮治疗有几个局限性，包括耐药菌的出现、令人不快的副作用、漫长的治疗时间和较差的患者依从性。因此，必须开发基于NIR激光治疗的有效、安全和新颖的策略来治疗寻常痤疮。在古代，印度、中国、埃及、希腊和罗马文明利用自然阳光治疗各种皮肤病，而不知道确切的作用机制。今天，不同波长的光对皮肤的影响已广为人知，NIR激光治疗已成为治疗寻常痤疮的替代方式，因为它能阻止皮脂产生，允许深入渗透到真皮，并消除痤疮。几种NIR激光疗法，如强脉冲光（IPL）、800-nm二极管激光、805-nm二极管激光、1450-nm二极管激光、1064-nm Nd: YAG激光、1064-nm Q开关Nd: YAG激光和1064-nm Nd: YAG激光，已被美国FDA批准用于治疗寻常痤疮。激光治疗被认为通过抗炎和杀菌作用治疗寻常痤疮，这些作用基于对皮脂腺的光热效应，特别是皮脂细胞损伤，以及巨噬细胞细胞因子产生的减少。最近，已使用吸收NIR光的二氧化硅-金纳米壳和NIR激光PTT进行了FDA批准的临床试验来治疗痤疮，结果显示出改善的有效性和安全性。AI可以通过提供皮肤状况的详细分析并以高精度和准确性引导激光治疗来改进这些程序。因此，AI引导的激光程序可以使周围的正常细胞或组织不受损伤。AI系统可以处理实时成像数据并引导激光治疗，改善患者预后，最大限度地减少人为错误，并降低不良事件的风险。
3.2. 光热疗法
PTT是一种非侵入性治疗方式，近年来因其操作简便、治疗时间短、穿透深度深、定位容易、可控性强、恢复快、高精度靶向和副作用最小而广受欢迎。使用吸收NIR光的NPs的PTT将NIR光转化为局部热能（≥43 °C），导致细胞死亡。因此，PTT最初被开发为一种有前景的抗癌治疗方法。抗生素的广泛使用或滥用导致了多重耐药病原微生物的出现和新微生物感染的迅速出现，导致死亡。随后，PTT在对抗多重耐药微生物感染方面得到了广泛研究。最初，PTT使用染料来集中激光照射的效果。然而，这些染料容易发生光漂白。因此，已经开发了多种NPs将NIR激光照射转化为热能，用于杀死多重耐药微生物感染。这些热效应通过直接使细胞膜和酶/蛋白质变性、损伤DNA和阻止必需的细胞内反应，比传统抗菌技术具有优势。使用光热NPs（如Au NPs和PtNPs）的PTT可以通过有效破坏皮脂细胞和防止痤疮形成来直接抑制皮脂腺功能。激光照射的光热NPs产生的热量特异性靶向并杀死过度活跃的皮脂腺，导致皮脂产生和炎症减少。
尽管PTT有几个成功的临床应用，但基于NP的PTT的主要挑战是控制释放适当的热剂量（热量），以提供最佳治疗效果而不损伤附近的正常细胞或组织。热剂量取决于几个因素，如NPs浓度、NIR激光功率密度、曝光时间和特定组织特性。因此，热剂量的精确建模和计算对于实现更好的治疗结果很重要。基于AI的CNNs最近已成为热控制的有力方法，因为它们特别适合分析基于NP的PTT参数与所需热剂量之间的复杂依赖性。
3.3. 成像引导的光热痤疮治疗
二十年前，光学相干断层扫描（OCT）被引入皮肤病学，用于非侵入性形态学皮肤分析、诊断和管理寻常痤疮。反射共聚焦显微镜（RCM）是另一种非侵入性成像技术，能够在近组织学分辨率下实现皮肤病变的体内可视化。例如，Fuchs等人应用具有内部二氧化硅核心的Au微粒，随后用808 nm二极管激光（30–35 J/cm2）照射30 ms来治疗寻常痤疮。十四名面部痤疮患者接受了Au微粒治疗，这些微粒直接进入皮脂腺和毛囊，成功到达靶区域进行热损伤。在OCT图像上，Au微粒在毛囊内表现为高反射柱，在皮肤周围未发现。RCM图像和组织学显示激光照射后自然皮肤开口周围选择性毛囊周围组织改变。
3.4. 纳米颗粒介导的光热痤疮治疗的临床研究
最近，使用声透入（超声）辅助光吸收NPs的经皮渗透，随后进行NIR激光照射对毛囊和皮脂腺进行选择性光热分解的光热痤疮治疗，已被应用于改善痤疮治疗。光吸收NPs，如Au NPs和PtNPs，正由不同公司生产用于治疗寻常痤疮。
首先，清洁痤疮患者的面部，并将NP溶液涂抹于整个面部。使用超声（声透入）换能器10分钟以改善毛囊内渗透，促进NPs的深度分布，这是必需的，因为NPs的直径（约150 nm）大于使其无需辅助即可直接进入毛囊的直径（< 40 nm）。涂抹NP溶液和声透入后，患者面部用NIR激光照射，导致皮脂腺热损伤。此外，该程序允许实时监测皮肤温度。因此，使用光吸收NPs的光热痤疮治疗在寻常痤疮中表现出显著的临床和组织学改善，且无严重副作用。
表1中临床研究的比较表明，NP介导的PTT是治疗寻常痤疮安全有效的方法。大多数临床研究报告炎症性痤疮病变显著减少，副作用最小。Au NPs和金纳米壳是最广泛使用的光热剂，而PtNPs仅在一项临床研究中进行了评估。最近的一项研究探索了乙osome介导的Au NPs与CO?点阵激光预处理的结合。不同的NIR激光源，如800–808 nm二极管激光、1064 nm Nd: YAG激光、IPL和1450 nm二极管激光，已显示出有前景的临床结果；然而，治疗成功取决于激光波长、脉冲持续时间、能量密度、NP制剂、递送方法和治疗方案。包含28–52名患者的较大临床试验一致显示炎症性病变计数的持续下降和良好的患者满意度，而包含2–14名患者的较小初步研究主要验证了治疗的安全性和可行性。此外，最近一项关于乙osome Au NPs的研究表明，与单独声透入相比，CO?点阵激光预处理显著增加了粉刺消除，表明最佳NP分布的相关性。尽管有这些有前景的结果，但由于患者人口统计学、痤疮严重程度、样本量、治疗方法和随访期以及结果评估技术的差异，研究之间的直接比较很困难。因此，需要进一步的多中心随机临床研究，采用统一的NP组成、激光设置和临床目标，以确定适合的寻常痤疮治疗方法。
3.4.1. 金纳米颗粒介导的光热痤疮治疗
Au NPs具有独特的光物理性质，如小尺寸、表面等离子体共振（SPR）、良好的生物相容性和高光热转换能力。Au NPs的光热性质在生物医学应用中很有用，如成像和治疗。在过去十年中，人们为开发Au微粒（也称为Au纳米壳（AuNSs））做出了巨大努力。AuNSs是球形的，包含一个120 nm二氧化硅核心，涂有15 nm薄Au壳，总直径150 nm。AuNSs因其在可见光-NIR区域的强吸收、光热稳定性和高光热转换效率而适合作为PTT的试剂。各种二氧化硅-Au纳米壳（直径=150 nm）、四重磁性核心-二氧化硅-Au-聚乙二醇纳米材料（AuNSs，3.5 mL/安瓿，直径=150 nm）、Au微粒悬浮液SEB-250（3 mL，直径=150 nm）、乙osome金纳米颗粒（ETHOSOMEPTT，2 mL，50–100 nm）正由Nanospectra公司（美国德克萨斯州休斯顿）、Simfle-Stick有限公司（韩国大邱）、Sebacia公司（美国佐治亚州德卢斯）和N-Finders（韩国首尔）生产用于光热痤疮治疗。
多种聚合物已涂覆在Au NPs表面，已有效开发为基于聚合物的光响应Au NPs用于光热痤疮治疗。Au NPs最近已被FDA批准用于光热痤疮治疗，显示出对痤疮有前景的结果。例如，Paithankar等人提出，通过将光吸收的Au涂层二氧化硅微粒（AuNSs）悬浮液引入人类皮脂腺毛囊4分钟，然后暴露于800 nm二极管激光（40–50 J/cm2）30 ms，可以成功实现皮脂腺的选择性光热分解，导致痤疮消失。共有48名患有中度至重度炎症性面部痤疮的参与者接受了微粒悬浮液和二极管激光治疗，在三次每周治疗后显示炎症性痤疮显著改善。皮脂腺毛囊的组织学检查显示漏斗部和皮脂腺的热损伤模式，表明选择性光热分解可以直接破坏皮脂腺以改善面部痤疮。
AuNSs也已作为NIR光吸收材料应用于光热痤疮治疗。在Park等人开创性研究中，两名亚洲患者接受了Au纳米壳介导的PTT治疗，发现这是治疗复发性寻常痤疮安全有效的方法。一名21岁男性患者面部有痤疮病变，另一名23岁男性患者脸颊有10年病史的病变。两名患者均接受了三次治疗，间隔1-2周。治疗包括涂抹Au纳米壳（3.5 mL/安瓿）10分钟并进行声透入后，用805-nm二极管激光（33 J/cm2）照射30 ms。这在三到四个月的随访期内显著改善了现有痤疮病变并防止了新病变的形成，没有任何负面副作用。在Lee等人进行的类似研究中，使用AuNSs治疗面部毛孔扩大和痤疮，随后用1064-nm Nd: YAG激光照射。一名25岁女性患者面部毛孔扩大，另一名26岁女性患者面部有痤疮。将AuNS（3.5 mL）安瓿涂抹于面部后，进行声透入10分钟以增强AuNSs进入毛囊的分布，然后进行激光照射（6 J/cm2）3 ms。两名患者均接受了两次每周一次的PTT治疗。两名患者的面部纹理和痤疮均显著改善，无副作用，面部毛孔扩大减少。
Fuchs等人进行的一项人体临床试验报告了一项开放标签的欧洲多中心临床研究，涉及二十八名患者，以评估光吸收Au NP介导的PTT治疗中度至重度面部寻常痤疮的有效性。面部治疗包括三次每周应用Au NPs（3.0 mL），随后用800 nm二极管激光（25–35 J/cm2）照射30 ms。结果显示炎症性面部痤疮有临床显著改善。在第一个治疗周期后，患者的加权病变计数从71%降至80%。总体而言，81%的患者对治疗表示满意或高度满意。后来，Suh等人也报道了基于Au NP的PTT治疗亚洲患者痤疮的临床疗效。十二名患有中度至重度寻常痤疮的患者就诊于皮肤科诊所。将Au NPs涂抹于皮肤10分钟并进行声透入后，每名患者使用光气动装置接受了三次连续治疗，间隔1至2周。光气动装置结合真空和IPL诱导光热效应以安全治疗痤疮，导致细菌显著杀灭、毛孔清除和皮肤净化。所有患者的面部痤疮在治疗后均显示快速改善，无严重不良事件。组织病理学检查显示痤疮患者皮脂腺的选择性破坏，导致炎症细胞显著减少，表明基于Au NP的PTT可以成为亚洲寻常痤疮患者更安全、更快、有效的治疗选择。
Au微粒也能产生热量。在Park等人进行的一项研究中，患有寻常痤疮和面部毛孔扩大的患者成功接受了金刚石颗粒悬浮液和Au微粒联合1064-nm Q开关Nd: YAG激光照射的治疗。一名20岁女性患有痤疮病变、毛孔扩大和色素沉着过度瘢痕，另一名23岁女性面部皮脂分泌过多。治疗后痤疮病变显著减少，整体皮肤纹理和发红视觉改善。随后，进行了一项涉及五十二名轻度至中度面部寻常痤疮患者的更大研究，以评估Au微粒应用后1064-nm Nd: YAG激光（20–35 J/cm2，30 ms）照射的临床疗效和安全性。12个月后炎症性病变计数减少了68%。在此期间，86%的患者成功实现了炎症性病变计数减少40%，而75%的患者实现了减少60%。研究者整体评估的平均评分从第0天的2.4降至12个月时的1.4，降低了41.6%，表明皮肤更清洁。
肠道菌群失调是肠道微生物群的失衡，导致皮肤炎症。痤疮患者的肠道微生物物种多样性低于健康个体，表明寻常痤疮与肠道菌群失调有关。最近的临床报告强调，Au NP介导的PTT痤疮治疗是一种安全有效的治疗，无需使用抗生素。两名分别患有多年复发性脸颊痤疮的30岁和38岁韩国男性患者，通过声透入将150 nm大小的AuNS悬浮液注射到面部皮肤中，以促进AuNS递送到皮脂腺和毛囊中，然后暴露于长脉冲1064 nm Nd: YAG激光（10 J/cm2）30 ms。两名患者在六次PTT治疗后痤疮病变显著减少，在第九次治疗后未观察到痤疮复发。因此，Au NP介导的PTT可以通过选择性光热分解有效破坏皮脂腺毛囊，暗示这种PTT可能通过肠道菌群失调的治疗干预实现更长的缓解期。
乙osomes是开发用于透皮给药系统的最有前景的囊泡纳米载体之一。乙osomes由Touitou等人于1997年首次描述，是由磷脂、乙醇（20–45%）和水组成的脂质囊泡。这种组成增强了皮肤渗透性，能够有效透皮递送活性药物物质。由于这些结构优势，乙osomes是Au NPs特别有效的载体，增强了其皮肤渗透性、生物利用度和治疗效率。例如，Suh等人在一项涉及二十四名中度至重度寻常痤疮患者的初步临床试验中评估了乙osome Au NP介导的PTT联合CO?点阵激光预处理的疗效。第1组患者在接受CO?点阵激光治疗后局部应用乙osome Au NP安瓿，而第2组患者通过声透入接受相同的安瓿，无激光预处理。然后所有患者均使用长脉冲1064-nm Nd: YAG激光（5.0 J/cm2，0.3 ms）进行照射。乙osome Au NP安瓿含有尺寸在50 nm至100 nm之间的球形Au和Pt NPs。临床结果显示，CO?点阵激光组和声透入组均经历了炎症性痤疮病变（包括丘疹和脓疱）的显著减少。然而，只有CO?点阵激光组显示粉刺有统计学显著减少，证明在更广泛的痤疮病变类型中治疗效果有所改善。此外，该组患者的痤疮瘢痕显著改善。乙osome金PTT的治疗优势通过组织学分析进一步证实，显示无显著不良事件或Au NPs的全身摄取，表明这种治疗对寻常痤疮患者安全有效。
3.4.2. 铂纳米颗粒介导的PTT
与AuNSs类似，光吸收PtNPs因其优异的生物相容性和强表面等离子体共振效应而已被用作治疗寻常痤疮的光热剂。用于光热痤疮治疗的PtNPs（5.0 mL/安瓿）由DermaYou公司（韩国首尔）生产。PtNPs特别被毛囊和皮脂腺周围的皮肤毛孔吸收，减少了皮肤表面炎症或变色的可能性。例如，Cho等人报道了使用PtNPs配合1450 nm二极管激光照射（15 W/cm2）210 ms治疗五名轻度至重度痤疮患者的临床疗效和安全性。与基线相比，五名患者和红色荧光显示痤疮病变显著减少，表明PtNPs配合1450-nm激光照射可以显著治疗痤疮，而不会引起严重副作用或复发。
