近日，蘭州大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在紫外線引發(fā)的光老化皮膚皺紋損傷治療領(lǐng)域取得新進(jìn)展，該團(tuán)隊(duì)提出一種基于化學(xué)原電池策略構(gòu)建的新型雙極微針材料體系，具備良好的抗炎、抗氧化和組織修復(fù)等多重效果，能夠在14天內(nèi)實(shí)現(xiàn)光老化皺紋的局部逆轉(zhuǎn)，在醫(yī)療美容領(lǐng)域展現(xiàn)出較大潛力。該研究以“Galvanic cell bipolar microneedle patches for reversing photoaging wrinkles”為題發(fā)表在國際著名期刊《Advanced Materials》。

圖1 論文題目和作者信息

研究顯示，紫外線輻射作為皮膚光老化的主要誘因之一，其過度暴露不僅加速皮膚組織損傷，更會誘發(fā)不同程度皺紋的生成。盡管現(xiàn)有療法能在一定程度上延緩光老化進(jìn)程，卻難以實(shí)現(xiàn)組織損傷的逆轉(zhuǎn)。伴隨著人們對于“年輕美麗”的永恒追求，研究人員也在不斷探索包括手術(shù)和非手術(shù)方法在內(nèi)的各種新型抗光老化策略。當(dāng)前，患者對非侵入性、自然持久的抗皺需求與現(xiàn)有技術(shù)局限性之間的矛盾日益突出。因此如何推動新型生物材料及相關(guān)療法的進(jìn)步，從而構(gòu)建安全性與實(shí)效性的平衡，已成為破局光老化防治的關(guān)鍵科學(xué)命題。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，紫外線輻射損傷通常首先表現(xiàn)為自由基增多和炎癥的出現(xiàn)，進(jìn)而破壞組織局部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致皮膚老化現(xiàn)象。基于此，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一款用于逆轉(zhuǎn)光老化皺紋的原電池雙極微針（galvanic cell bipolar microneedle, GCMN）貼片。該裝置首次將化學(xué)原電池原理與微針相結(jié)合，構(gòu)建了一種自供電的小型化微針貼片。該微針貼片能夠在皮膚組織原位產(chǎn)生微電流，并通過氧化還原反應(yīng)釋放氫氣和鎂離子，從而搭建起一個多功能集成統(tǒng)一的復(fù)合平臺。其中，氫氣通過清除自由基發(fā)揮抗氧化和抗炎作用，微電流刺激誘導(dǎo)細(xì)胞遷移的同時，也能增強(qiáng)鎂離子促進(jìn)血管生成和巨噬細(xì)胞M2抗炎極化的能力，并促進(jìn)膠原蛋白合成。這些作用既各司其職，又相互協(xié)同，共同發(fā)揮作用于光老化皺紋的逆轉(zhuǎn)修復(fù)過程，使皮膚煥然一新。

圖2 原電池雙極微針的制備過程與工作原理示意圖

皺紋改善的研究結(jié)果在光老化損傷的小鼠模型中得以驗(yàn)證，相關(guān)的細(xì)胞相容性實(shí)驗(yàn)和動物實(shí)驗(yàn)也證明了該貼片可靠的生物安全性。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)還通過體內(nèi)外的不同實(shí)驗(yàn)考察了潛在的作用機(jī)制，深入闡明了GCMN在自由基清除及通過TGF-β/Smad3信號通路調(diào)控方面的作用機(jī)制。總體而言，這一研究成果推動了基于微針療法的皮膚病學(xué)干預(yù)研究，為生物材料驅(qū)動的皮膚再生療法帶來了重要進(jìn)展。同時，這些發(fā)現(xiàn)為未來的臨床轉(zhuǎn)化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并可能為相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者在生物電和氫氣介導(dǎo)的皮膚治療方面帶來新的研究啟發(fā)。

口腔醫(yī)學(xué)院碩士研究生林昕源和賈慶為論文的共同第一作者，口腔醫(yī)學(xué)院范增杰教授和康涅狄格大學(xué)的孫陸逸教授為論文的共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、甘肅省聯(lián)合研究基金、中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展基金等項(xiàng)目的資助。

除了上述研究成果，研究團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了酶生物燃料電池微針、壓電微針及雙層微針等系列產(chǎn)品，進(jìn)一步擴(kuò)展了微針在組織創(chuàng)傷修復(fù)中的應(yīng)用前景。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Science Advances》、《ACS Nano》及《Advanced Functional Materials》等國際知名期刊上。

文章鏈接：

https://doi.org/10.1002/adma.202500552

來源：蘭州大學(xué)