痤瘡是世界上最常見的皮膚病。多達80%的青少年（甚至成年人）會受到痤瘡的影響。痤瘡因為會留下永久性的疤痕，甚至會影響青少年的心理發展。厭氧菌痤瘡丙酸桿菌感染是引起痤瘡的主要原因。皮膚脂質分泌過多導致毛孔堵塞，進而引起皮膚微環境缺氧，最終導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胞分泌促炎因子。目前，抗生素被主要用于對抗皮膚細菌感染。治療痤瘡最常見的方法是口服抗生素或使用局部抗生素面霜。然而，由于皮膚的屏障作用，大多數藥物不能有效透過皮膚來達到治療效果。此外，由于痤瘡發生得如此頻繁，經常使用口服抗生素可能會損害正常的腸道微生物，并導致其他副作用。值得注意的是，痤瘡可以分泌胞外多糖形成生物膜，使細菌對一般的抗菌劑和宿主的炎癥細胞產生耐藥性。因此，原位使用有效的抗菌藥物是治療痤瘡最有效的方法。

為了避免使用抗生素并有效治療痤瘡部位，香港大學楊偉國、北京大學吳水林等人在Science Advances上發表了題為“Ultrasound-triggered interfacial engineering-based microneedle for bacterial infection acne treatment”的研究成果。該成果報道了一種透明質酸鈉微針貼片，可以介導超聲響應納米顆粒的經皮遞送，用于有效治療痤瘡。香港大學醫學院博士生向一鳴為該文第一作者。

圖1微針貼片治療示意圖

圖2微針貼片和ZnTCPP@ZnO納米顆粒的表征

該研究合成了ZnTCPP@ZnO的復合結構材料，并將其載入透明質酸鈉合成的微針中。復合材料之間的界面效應可以大大提高聲催化性能，有效地降低氧活化所需的能量。在超聲波下，氧氣通過高界面電荷轉移獲得更多的電子，從基態轉變為激發態，從而迅速產生大量的活性氧，在15分鐘的超聲照射下，活性氧介導的痤瘡桿菌殺滅率為99.73%，從而導致痤瘡相關因子（包括腫瘤壞死因子-α、白細胞介素和基質金屬蛋白酶）水平降低。

圖3ZnTCPP@ZnO的超聲催化活性及理論計算

圖4 ZnTCPP@ZnO微針的抗菌效果及細胞調控

研究還表明，納米材料釋放的鋅離子可上調皮膚成纖維細胞中的金屬硫蛋白Mt1和Mt2。Mts可以維持細胞內的鋅穩態，它們的上調會加速皮膚修復的各種生化和分子事件。因此，研究人員證明鋅離子的存在還會上調成纖維細胞中DNA復制相關基因復制因子C（Rfc3、Rfc4）、DNA連接酶I（Lig1）和Mcm6，這進一步證明了鋅離子在促進成纖維細胞增殖和支持痤瘡恢復方面的作用。

圖5 不同樣品中靶基因和qPCR的功能分析

通過皮內注射痤瘡桿菌進入Balb/c小鼠的背部，建立小鼠痤瘡模型。使用 ZnTCPP@ZnO微針貼片按壓在痤瘡部位，微針溶于真皮層后，取出貼片，超聲照射（G5組，其他組為各種方式的對照）。7天后，痤瘡大小測量及HE染色都顯示出ZnTCPP@ZnO微針貼片有抗痤瘡的能力。

圖6 ZnTCPP@ZnO微針貼片抗痤瘡能力測定

綜上所述，研究人員通過在微針中采用聲催化抗菌納米材料，開發了一種簡單有效的治療細菌感染導致的痤瘡的方法。由生物相容性透明質酸鈉制成的微針可以輕松地將ZnTCPP@ZnO輸送到痤瘡病變處。復合結構中ZnTCPP和ZnO之間的界面效應提高了超聲波產生的電子轉移效率，同時降低了氧氣的活化能，因此在超聲照射下可以產生大量的ROS，保證了復合材料的聲催化抗菌能力。因此，相信超聲波驅動的微針貼片的設計不僅可以有效地應用于治療痤瘡感染，而且還可以擴展到其他皮膚傷口感染。

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf0854

審核編輯 ：李倩