糖尿病溃疡(DUs)是糖尿病患者常见且难以愈合的慢性并发症,其复杂病理过程伴随着生物膜屏障的形成及巨噬细胞表型的动态紊乱,严重阻碍创面愈合。生物膜不仅形成致密的物理屏障,限制药物渗透,还通过分泌毒素抑制M1型巨噬细胞极化,诱导免疫耐受,加剧炎症失衡。因此,开发一种能同时穿透生物膜屏障并实现巨噬细胞时空调控的新型策略,成为糖尿病溃疡治疗的关键挑战。
为解决上述难题,本研究构建了一种具备时空免疫调节功能的核壳微针系统(LM-MG@MN)。该系统以葡萄糖氧化酶(GOX)负载的MXene二维纳米片(MG)作为外壳,包覆于透明质酸-β-环糊精(HA-β-CD)基质中,快速溶解后释放MG,通过GOX/POD级联反应产生活性氧(ROS),激活NLRP3/IL-1β炎症通路,诱导M0型巨噬细胞向M1型极化,有效清除感染生物膜。在此基础上,系统内核包载NLRP3抑制剂MCC950的脂质体(LM),嵌入甲基丙烯酰透明质酸(HAMA)基质中,在后期修复阶段缓释释放,促进巨噬细胞从M1型向M2型转化,增强其与成纤维细胞及内皮细胞的协同作用,推动血管新生与组织再生。体内外实验及转录组测序结果均表明,LM-MG@MN可穿透生物膜屏障,重塑巨噬细胞动态极化轨迹,显著促进糖尿病创面愈合。该策略为慢性伤口的精准免疫干预提供了新思路,展现出良好的临床转化前景。(图1)
图1. LM-MG@MN核壳微针的设计及其时空免疫治疗机制示意图
该成果以“Spatiotemporal
Immunomodulation of Macrophages via NLRP3/IL-1β Pathway by Core-Shell
Microneedles to Promote Healing of Biofilm-Infected Diabetic Ulcers”为题,发表在国际期刊《Small》上。同济大学博士生杨玉珊为本论文的第一作者,同济大学医学院任天斌教授与同济大学医学院李永勇研究员为本论文的共同通讯作者。