痤瘡是一種皮膚病，俗稱青春痘，是全球最常見的皮膚病。高達(dá) 80% 的青少年（甚至成年人）都受到痤瘡的影響，痤瘡會留下永久性疤痕，甚至影響青少年的心理發(fā)育。厭氧菌痤瘡丙酸桿菌感染是引起痤瘡的主要原因。皮膚脂質(zhì)分泌過多導(dǎo)致毛孔堵塞，導(dǎo)致皮膚微環(huán)境缺氧，導(dǎo)致皮膚微生物群中痤瘡丙酸桿菌增殖并損害正常組織。痤瘡丙酸桿菌還刺激皮膚細(xì)胞分泌促炎因子，例如腫瘤壞死因子-α (TNF-α)、白細(xì)胞介素 (IL) 和基質(zhì)金屬蛋白酶 (MMP)。
現(xiàn)在，抗生素主要用于對抗皮膚細(xì)菌感染。治療痤瘡最常見的方法是口服抗生素或使用局部抗生素乳膏。由于皮膚的屏障作用，大多數(shù)藥物不能通過皮膚遞送以達(dá)到治療效果。此外，由于痤瘡經(jīng)常發(fā)生，經(jīng)常使用口服抗生素可能會損害正常的腸道微生物并引起其他副作用。
為了避免使用抗生素并有效治療痤瘡部位，香港大學(xué)Kelvin W. K. Yeung(楊偉國)、北京大學(xué)吳水林、湖北大學(xué)劉想梅等人報道了一種透明質(zhì)酸鈉微針貼片，可以介導(dǎo)超聲響應(yīng)納米顆粒的經(jīng)皮遞送，用于有效治療痤瘡。
圖|MN 治療示意圖
該研究開發(fā)的這一貼片，主要包含由基于鋅卟啉的金屬有機(jī)框架和氧化鋅形成的納米顆粒（ZnTCPP@ZnO），壓在皮膚上后，透明質(zhì)酸鈉 MNs 可以溶解到真皮中并釋放納米顆粒。復(fù)合材料之間的界面效應(yīng)可以大大提高聲催化性能，有效降低氧活化所需的能量。在超聲作用下，氧氣通過高界面電荷轉(zhuǎn)移獲得更多電子，從基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，從而迅速產(chǎn)生大量ROS，殺死痤瘡丙酸桿菌，從而治療痤瘡。
圖|MN 貼片和 ZnTCPP@ZnO 納米粒子的表征
此外，研究證實(shí)，在15分鐘的超聲照射下，活性氧介導(dǎo)的痤瘡桿菌殺滅率為99.73%，從而導(dǎo)致痤瘡相關(guān)因子（包括腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素和基質(zhì)金屬蛋白酶）水平降低。
圖|MNs的抗菌活性和細(xì)胞相容性
研究還表明，納米材料釋放的鋅離子可上調(diào)金屬硫蛋白 ( Mt ) 1和皮膚成纖維細(xì)胞中的Mt2 。Mts可以維持細(xì)胞內(nèi)的鋅穩(wěn)態(tài)，它們的上調(diào)會加速皮膚修復(fù)的各種生化和分子事件 。于此，研究人員證明鋅離子的存在還會上調(diào)成纖維細(xì)胞中 DNA 復(fù)制相關(guān)基因復(fù)制因子 C ( Rfc ) 3、Rfc4、DNA 連接酶 I ( Lig1 ) 和微型染色體維持復(fù)合物成分 6 ( Mcm6 ) ，這進(jìn)一步證明了鋅離子在促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖和支持痤瘡恢復(fù)方面的作用。
圖|不同樣品中靶基因和qPCR的功能分析
圖|通過不同的 MN 貼劑減輕痤瘡
在目前的設(shè)計中，研究人員將超聲響應(yīng)抗菌納米材料引入 MN 貼片，它不僅可以快速有效地響應(yīng)細(xì)菌感染，而且能夠調(diào)節(jié)由成纖維細(xì)胞驅(qū)動的表皮修復(fù)。總之，研究人員通過在 MNs 中采用聲催化抗菌納米材料，開發(fā)了一種簡單有效的治療痤瘡感染的方法。由生物相容性透明質(zhì)酸鈉制成的 MNs 可以輕松地將 ZnTCPP@ZnO 輸送到痤瘡病變處。復(fù)合結(jié)構(gòu)中 ZnTCPP 和 ZnO 之間的界面效應(yīng)提高了超聲波產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)移效率，同時降低了O2的活化能，因此在超聲照射下可以產(chǎn)生大量的ROS，保證了復(fù)合材料的聲催化抗菌能力。因此，相信超聲波驅(qū)動的 MN 貼片的設(shè)計不僅可以有效地應(yīng)用于治療痤瘡感染，而且還可以擴(kuò)展到其他皮膚傷口感染。
參考資料：
K.W.K. Yeung, et al. Ultrasound-triggered interfacial engineering-based microneedle for bacterial infection acne treatment. Sci. Adv. (2023).
DOI: 10.1126/sciadv.adf0854
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf0854
