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創(chuàng)新微針系統(tǒng)：氫氣療法助力術(shù)后鎮(zhèn)痛與傷口愈合
術(shù)后疼痛管理是現(xiàn)代麻醉學(xué)和圍手術(shù)期醫(yī)學(xué)中的一個關(guān)鍵議題,。研究表明，超過80%的手術(shù)患者在術(shù)后出現(xiàn)急性疼痛,，其中約10%的患者因急性疼痛管理不當(dāng),，最終發(fā)展為慢性疼痛。疼痛控制不當(dāng)不僅延長恢復(fù)周期,，增加住院時長,，還可能導(dǎo)致傷口愈合延遲，從而進(jìn)一步影響患者的生活質(zhì)量,。盡管局部鎮(zhèn)痛的藥品因其有效的鎮(zhèn)痛效果和較小的副作用被廣泛應(yīng)用,，但其單次給藥的短效性限制了其在術(shù)后長期疼痛管理中的應(yīng)用,。因此，開發(fā)新型藥物遞送系統(tǒng)和個性化的鎮(zhèn)痛控制方案成為當(dāng)務(wù)之急,。
氫氣（H2）作為一種無色,、無味、無毒且可再生的氣體,，近年來在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用逐漸受到關(guān)注,。研究表明，H2不僅能夠抑制制疼痛,，還可通過減少炎癥和氧化應(yīng)激促進(jìn)傷口愈合,。因此，我們推測H2能夠在術(shù)后切口管理中發(fā)揮雙重作用,，既提供鎮(zhèn)痛效果,，又促進(jìn)創(chuàng)傷修復(fù)。然而,，如何在術(shù)后創(chuàng)傷的酸性微環(huán)境中實現(xiàn)H2的可控和持續(xù)釋放,，仍然是一個技術(shù)難題。
為此,，武漢大學(xué)藥學(xué)院黎威教授團(tuán)隊,、武漢大學(xué)中南醫(yī)院彭勉教授團(tuán)隊聯(lián)合開發(fā)了一種新型的光熱微針系統(tǒng)，通過持續(xù)釋放H2來緩解術(shù)后疼痛,，并促進(jìn)傷口愈合,，為個性化鎮(zhèn)痛治療提供了新的解決方案。相關(guān)研究成果以“Sustained-Release Photothermal Microneedles for Postoperative Incisional Analgesia and Wound Healing via Hydrogen Therapy”為題發(fā)表在期刊《Advanced Science》上,。武漢大學(xué)第二臨床學(xué)院博士研究生張愛寧,、武漢大學(xué)藥學(xué)院博士研究生江雪為共同第一作者，武漢大學(xué)藥學(xué)院黎威教授,、武漢大學(xué)中南醫(yī)院彭勉教授為共同通訊作者,。
微針系統(tǒng)設(shè)計：創(chuàng)新性H2釋放與光熱控制
該系統(tǒng)的核心是通過聚多巴胺（PDA）修飾的ZIF-8@氨（AB）納米粒子,，結(jié)合溫度響應(yīng)型聚己內(nèi)酯（PCL）微球,，負(fù)載于透明質(zhì)酸基質(zhì)的可溶性微針貼片中，可在酸性微環(huán)境中持續(xù)釋放H2并通過近紅外（NIR）光熱效應(yīng)控制藥物釋放,。其中,，該微針貼片（HA-PP MN patch）是利用摩方精密microArch® S240 （精度：10 μm）3D打印設(shè)備加工模具后經(jīng)PDMS翻模制備而成的。研究發(fā)現(xiàn),，PDA@ZIF-8@AB納米粒子能在術(shù)后酸性環(huán)境中持續(xù)釋放H2,，緩解疼痛并促進(jìn)創(chuàng)傷愈合，而PCL@QX-314微球則通過NIR激活,，精確控制局部麻醉藥物QX-314的釋放,，從而達(dá)到個性化的鎮(zhèn)痛效果,。
H2與光熱雙重作用：提升術(shù)后鎮(zhèn)痛與愈合
通過體外實驗,，研究表明該微針系統(tǒng)能夠在術(shù)后創(chuàng)傷中持續(xù)釋放H2,，很大程度地減少氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，為創(chuàng)傷愈合提供更好的微環(huán)境,。在NIR激光照射下,，PDA修飾的微針釋放了QX-314，使其通過神經(jīng)膜離子通道精準(zhǔn)進(jìn)入神經(jīng)細(xì)胞,，從而提供個性化的鎮(zhèn)痛治療,。
微針的臨床前效果驗證
進(jìn)一步的動物實驗表明，該微針系統(tǒng)不僅在減輕疼痛方面表現(xiàn)出色,，還促進(jìn)了創(chuàng)傷愈合過程,。NIR激光照射下,，微針系統(tǒng)有效激活了局部的血管生成,，增強了細(xì)胞遷移和新生血管的形成，這為傷口的快速愈合提供了有力支持,。通過組織學(xué)和病理學(xué)分析,，研究表明微針系統(tǒng)的應(yīng)用能顯著減少炎癥反應(yīng)，提高了創(chuàng)傷愈合速度,。
微針雙重作用機(jī)制的轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析
本研究的轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析深入揭示了H2對鎮(zhèn)痛和組織修復(fù)作用的分子機(jī)制,。數(shù)據(jù)表明，術(shù)后損傷及其相應(yīng)治療涉及多條生物學(xué)通路的調(diào)控,。手術(shù)創(chuàng)傷引發(fā)了明顯的炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激,，同時上調(diào)了與疼痛相關(guān)的信號通路及受體活動，如前列腺素受體活性,。這表明,，手術(shù)刺激引發(fā)的炎癥及其他應(yīng)激反應(yīng)在術(shù)后疼痛的發(fā)生中起到了關(guān)鍵作用。而在釋放H2的治療微針組中,，基因表達(dá)顯示出鎮(zhèn)痛和組織修復(fù)的雙重效應(yīng),。在治療組中，抗氧化應(yīng)激相關(guān)通路的上調(diào)提示H2可能通過緩解氧化損傷來促進(jìn)組織修復(fù)并加速傷口愈合,。同時,，周細(xì)胞分化,、NADPH活性和細(xì)胞外基質(zhì)調(diào)控等相關(guān)通路的上調(diào)進(jìn)一步說明釋放H2的治療微針在促進(jìn)組織再生和炎癥消退方面的作用。此外,，免疫相關(guān)通路的調(diào)控突出了H2在調(diào)節(jié)炎癥中的重要作用,。而疼痛相關(guān)信號通路的下調(diào)，如前列腺素受體活性和MAPK信號通路,，則進(jìn)一步驗證了釋放H2的治療微針在鎮(zhèn)痛方面的潛力,。
結(jié)論：本研究開發(fā)了一種緩釋光熱響應(yīng)型微針系統(tǒng),，成功實現(xiàn)了持續(xù)H2釋放與光熱觸發(fā)QX-314遞送的有機(jī)結(jié)合，達(dá)到了長效鎮(zhèn)痛,、個體化鎮(zhèn)痛和加速組織修復(fù)的多重效果,。基于ZIF-8的持續(xù)H2釋放在局部環(huán)境中提供了持久的抗炎鎮(zhèn)痛作用，而可控的QX-314釋放則實現(xiàn)了個性化的疼痛緩解,，有效彌補了傳統(tǒng)疼痛管理策略的局限性,。研究結(jié)果表明，這一具有多重作用的微針系統(tǒng)在術(shù)后鎮(zhèn)痛和促進(jìn)傷口愈合方面展現(xiàn)了顯著的潛力,，與加速康復(fù)外科（ERAS）理念相契合,，為術(shù)后切口管理提供了一種有效的個性化治療方案。
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