中国科学技术大学申书伟/胡祥龙/徐晓嵘教授《CEJ》: 双层给药微针,创新治疗感染伤口

近日，中国科学技术大学精密机械与仪器系徐晓嵘教授、中国科学技术大学苏州高等研究院胡祥龙教授研究团队在《Chemical Engineering Journal》上发表了一项重要研究成果，题为“Rational engineering of dual Drug-Formulated multifunctional microneedles to accelerate in vivo cutaneous infection treatment”。该研究成功开发了一种能够同时装载多粘菌素B（PB）和姜黄素（CUR）的双层给药微针，为深层皮肤感染的治疗提供了全新的解决方案。

皮肤和软组织感染是临床上的常见问题，尤其是在抗生素难以渗透的深层组织中，细菌能够形成生物膜，增加了治疗的难度。为了克服这一挑战，研究团队创新性地采用了联合治疗策略，将多粘菌素B和姜黄素联合使用，通过微针技术实现精准给药。这种新型多功能微针在高湿度环境中表现出色，有效解决了药物输送的难题，并显著提高了对细菌的抑制效果。

研究团队通过倒模和静电雾化的方式制备了15×15的微针阵列，微针的尺寸精确控制，高度、底部宽度和中心到中心的距离分别为790 ± 20 μm、382 ± 16 μm和735 ± 15 μm。此外，他们采用高精度3D打印设备，实现了微锥结构模板的打印，并通过翻模技术制备了PDMS模具。通过静电雾化的方法，将CUR成功装载至微针贴片表面，实现了PB和CUR的联合负载。

实验结果显示，这种多功能微针在体外和体内实验中均表现出色。在体外实验中，共负载PB和CUR的多功能微针（PB-PVP-MN@CUR-PLGA）能够有效减少生物膜厚度，细菌的灭活率接近99%。而在体内实验中，针对金黄色葡萄球菌感染小鼠的治疗，该微针组在治疗12天后损伤完全愈合，病变几乎消失，且皮肤的炎症细胞较少。这一结果表明，微针能够有效穿刺皮肤并直接向受感染组织输送药物，从而显著加快愈合过程。

值得注意的是，这种双层给药微针的设计充分利用了内层和外层材料各自的物理特性，内层装载亲水性药物PB，外层则是含有CUR的疏水性PLGA粒子，这种设计在提高耐湿性方面发挥了重要作用。与传统的局部应用方式相比，使用基于多功能微针的策略可以显著提高治疗效果，为病变提供协同治疗。

该研究不仅为深层皮肤感染的治疗提供了新路径，还有望改善全球健康状况和抗生素耐药性问题。此外，这种无痛、高效、抗吸湿和多药负载的微针还具有更广泛的临床应用潜力，为未来的医疗创新开辟了新的方向。

该研究得到了国家重点研发计划、中国科学技术大学学生创新创业基金和安徽省卫生科学研究计划的大力支持。研究团队成员包括中国科学技术大学精密机械与仪器系博士研究生郑致远、中国科学技术大学苏州高等研究院副研究员申书伟以及徐晓嵘教授和胡祥龙教授等。这一成果的发表不仅彰显了研究团队在生物医学领域的创新实力，也为全球医疗技术的发展贡献了中国智慧。

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本新闻稿中的信息基于《Chemical Engineering Journal》上发表的研究成果，内容真实可靠。如需了解更多详情，请访问原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.154076。