第一作者：Peng Jiang、Meijun Jiang
通讯作者：黎威、刘淑华
通讯单位：武汉大学、武汉大学同仁医院
慢性伤口感染，尤其是由耐药菌和生物膜形成所导致的感染，因药物渗透受限及炎症持续不消而构成严峻的临床挑战。本研究报道了一种基于脂滴工程化、负载镓的声动力治疗平台（LDTG），并将其整合至可共递送全反式维甲酸（ATRA）的双层微针（MN）贴片中，命名为LDTG A-MNs，用于协同抗菌治疗及加速伤口修复。经工程化改造的LDTG通过模拟宿主脂滴结构展现出强效的细菌靶向能力，并在超声照射下高效产生活性氧（ROS），实现强大的声动力杀菌效应。该双层微针结构设计实现了LDTG的快速释放以靶向捕获细菌，继而持续释放ATRA以调控巨噬细胞极化并促进组织再生。体外实验表明，LDTG A-MNs具有显著的抗菌与生物膜清除能力、优异的生物相容性，以及增强M2型巨噬细胞极化的功能。体内实验显示，在超声辅助下，LDTG A-MNs能有效根除细菌感染、抑制过度炎症反应、改善胶原沉积、促进血管新生，并显著加快感染小鼠皮肤伤口的闭合。本研究构建了一种微创且感染响应型的微针系统，集病原体靶向、声动力抗菌治疗与免疫调控型组织修复于一体，为复杂难治性感染伤口的临床管理提供了极具前景的治疗策略。
要点一：脂滴工程化声敏剂的构建与细菌靶向。本研究从肝脏中提取天然脂滴（LD），负载镓基声敏剂TCPPGA，形成了LDTG复合物。脂滴作为细菌的天然营养来源，可被病原菌主动识别和捕获。荧光和电镜实验证实LDTG能高效结合金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌，OD值和CFU定量显示细菌被有效“捕获”，为后续声动力治疗提供了精准靶向。
要点二：超声触发活性氧产生与高效杀菌。LDTG在超声（1 MHz，0.97 W/cm2）照射下产生超氧阴离子和羟基自由基，电子自旋共振和DPBF探针证实了ROS生成。在体外，LDTG联合超声对两种细菌的杀灭率>96%，活死染色和SEM显示细菌膜破裂；同时有效破坏成熟生物膜，生物膜厚度和 biomass 显著降低。
要点三：双层微针贴片的时空药物释放设计。微针尖端负载全反式维甲酸（ATRA）和PLGA/PVP，针体基底负载LDTG和PVA。基底在80秒内快速溶解，实现LDTG的快速释放（递送效率>95%）；尖端在20天内缓慢降解，持续释放ATRA。该设计实现了“先杀菌、后修复”的时序治疗。
要点四：体内抗感染与组织再生效果。在小鼠金黄色葡萄球菌感染创面模型中，LDTG A-MNs联合超声治疗3天后细菌数量显著减少，9天伤口愈合率达最高。组织学分析显示：上皮厚度增加、胶原沉积增强（Masson染色）、IL-6炎症因子降低、IL-10升高、CD31+新生血管增多，且无全身毒性。表明该平台能有效清除感染、调节免疫并促进再生。
方案1. LDTG A-MN贴片的制备与结构设计示意图，及其涉及细菌靶向与清除、免疫调节、组织再生和促进伤口愈合的治疗范式。
图1. LDTG 的表征。 (A) LD 和 LDTG 的共聚焦荧光图像。 (B) 不同激发光下 LDTG 的共聚焦图像。 (C) 流体动力学粒径分布，以及 (D) LD 和 LDTG 的 Zeta 电位测量结果。 (E) 通过动态光散射（DLS）测定 LDTG 在 72 小时内的稳定性。 (F) TCPPGa 和 LDTG 在超声照射 10 分钟后的·O2- 电子自旋共振（ESR）谱。 (G) 使用 DPBF 探针检测 LDTG 在超声照射下的总 ROS 生成量。 (H) TCPPGa 和 LDTG 的电化学阻抗谱。 (I,J) LDTG 的紫外光电子能谱（UPS）谱图，以及 (K) Mott-Schottky 曲线。 (L) LDTG 异质结构用于增强 ROS 生成的超声催化机制。数据以均值 ± 标准差表示（n = 5）。
图2. LDTG 的细菌捕获性能。(A) 与商业微球或 LDTG 共培养后，金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的荧光图像。(B) 与微球或 LDTG 共培养后，细菌区域（对应图 A 中虚线 ROI）的定量荧光强度分析。(C) 冷冻扫描电镜图像，显示 LDTG 捕获细菌的形态学证据。(D) 与 LDTG 共培养期间，金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的时间依赖性 OD600 曲线，表明细菌被逐步捕获。数据以均值 ± 标准差表示（n = 3）。
图3. 多功能 LDTG A-MN 贴片的表征。(A, B) 双层 LDTG A-MN 的光学图像、放大图像及荧光图像。(C) LDTG A-MN 的元素分布图。(D) LDTG A-MN 的光学图像，以及 (E, F) 其扫描电镜图像。红色虚线标示针尖层与可溶性基底层之间的界面。(G) LDTG A-MN 的力-位移曲线。
图4. LDTG A-MN 的透皮递送与药物释放性能评估。(A) LDTG A-MN 贴片插入猪皮后，代表性明场显微镜图像。(B) 组织学切片，证实 LDTG A-MN 成功嵌入离体猪皮中。(C) OCT 图像显示 MN 插入后在猪皮中形成的微通道。(D) 结晶紫染色的猪皮，显示 MN 产生的穿刺点。(E) 小鼠皮肤在体内应用 LDTG A-MN 后 20 分钟内的恢复图像。(F) 倒置光学显微照片，显示在模拟伤口条件下，MN 针尖在 20 天内逐渐降解。(G) 光学图像显示，在 PBS 中水溶性 MN 基底层在 80 秒内快速溶解，针尖随之分离。(H) 使用 LDTG A-MN 经皮插入后，LDTG 的递送效率。(I) LDTG A-MN 中 ATRA 在 21 天内的累积体外释放曲线。数据以均值 ± 标准差表示（n = 3）。
图5. LDTG A-MN 贴片的体外抗菌性能。(A) 代表性琼脂平板照片，显示 LDTG A-MN 对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的抗菌活性。(B) 不同处理后，金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的活/死细菌染色。(C) 扫描电镜图像，显示指定处理后金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的形态变化。(D) LDTG A-MN 处理后的细菌活力定量分析。(E, F) 不同处理下金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的平均荧光强度。数据以均值 ± 标准差表示（n = 3）。****p < 0.0001。
图6. LDTG A-MNs 对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的抗生物膜效果。(A) 不同处理后，经结晶紫染色的未成熟生物膜的代表性图像。(B) 扫描电镜图像显示处理后未成熟生物膜的形态变化。(C) 不同处理后，吖啶橙染色的未成熟生物膜的共聚焦荧光图像及相应的三维重建图。(D, E) 通过 OD595 测量对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌成熟生物膜生物量进行定量分析。(F) 通过共聚焦 Z 轴序列分析确定的各组生物膜厚度。数据以均值 ± 标准差表示（n = 3）。****p < 0.0001。
图7. LDTG A-MNs 诱导的细胞相容性与巨噬细胞极化。(A) 不同样品处理后 NIH-3T3 细胞的活/死染色。(B) MTT 法评估 NIH-3T3 细胞的细胞活力。(C) 显示巨噬细胞极化（CD86 为 M1，CD206 为 M2）的代表性流式细胞图。(D) RAW264.7 巨噬细胞经 CD86（M1）和 CD206（M2）染色的代表性免疫荧光图像。(E) M2/M1 巨噬细胞比率的定量分析。(F) CD86 和 CD206 荧光强度的定量分析。(G, H) 不同处理后，LPS 诱导的 RAW264.7 细胞中 IL-6（G）和 IL-10（H）分泌的 ELISA 分析。数据以均值 ± 标准差表示（n = 3）。****p < 0.0001。ns 表示无显著性差异。
图8. LDTG A-MNs 的体内抗菌效果与伤口愈合性能。(A) 金黄色葡萄球菌感染的小鼠伤口模型及治疗方案示意图。(B) 不同处理组在第 0、3、6 和 9 天伤口外观的代表性照片。(C) 9 天内伤口闭合率的定量分析（n = 5）。(D) 治疗期间小鼠体重变化，反映全身生物安全性（n = 5）。(E) 第 3 天从伤口组织采集的细菌菌落培养代表性照片。(F) 不同组别伤口床中细菌活力的定量分析（n = 3）。数据以均值 ± 标准差表示。****p < 0.0001。
图9. 治疗后组织再生、炎症反应和血管生成的评估。(A) H&E 染色，用于观察一般组织形态及上皮厚度。(B) Masson 三色染色，用于评估胶原蛋白沉积情况。(C) IL-6 免疫组化染色，用于检测炎症反应（红色箭头指示 IL-6 阳性细胞）。(D) CD31 免疫荧光染色，用于观察新生血管形成（黄色箭头指示血管；细胞核用 DAPI 染色，呈蓝色）。(E) 各组再生表皮厚度的定量分析。(F) 根据 Masson 染色结果定量分析胶原体积分数。(G) 根据免疫组化的平均光密度定量分析 IL-6 表达水平。(H) CD31 阳性面积的定量分析，代表血管密度。数据以均值 ± 标准差表示（n = 3）。****p < 0.0001。
本研究成功构建了一种脂滴工程化的双阶段微针贴片LDTG A-MNs。该贴片利用天然脂滴对细菌的亲和性，实现对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的靶向“捕获”，结合超声激发的声动力疗法，在感染部位原位产生活性氧，高效杀灭浮游菌和破坏成熟生物膜。微针的双层结构实现了时空分明的药物释放：针体基底快速释放LDTG以清除感染，针尖缓慢释放全反式维甲酸，持续调节巨噬细胞向M2抗炎表型极化，减轻炎症，促进成纤维细胞迁移、胶原沉积和血管新生。在动物感染创面模型中，该贴片显著加速伤口闭合，促进上皮再生，且无全身毒性。该平台整合了病原体靶向、无抗生素声动力杀菌和免疫调节促修复功能，为治疗耐药菌感染和慢性难愈合创面提供了新策略。
全文链接：https://doi.org/10.1002/advs.75589
Advanced Science , 2026; 0:e75589
DOI: 10.1002/advs.75589
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