针对上述问题，韩国汉阳大学Hyun-Do Jung团队联合韩国天主教大学Han Young Kim团队构建的MSC-inspired MN（MSCi@MN）贴片以透明质酸为基体，嵌入MXene纳米颗粒并共载NV-DNA复合物，利用近红外光触发MXene产生温和光热效应，实现NV与DNA的按需释放、局部血管扩张与杀菌三重功能；微针微创投递确保NV-DNA在深部组织持续高浓度滞留，显著抑制炎症、加速血管新生、减少细胞凋亡并促进肉芽及上皮形成。该光响应仿生平台首次将“干细胞自适应分泌”概念融入微针设计，为慢性难愈伤口提供了一种安全、高效、可重复的无细胞治疗新策略，同时拓展了MXene生物材料在再生医学中的精准应用框架。该文章于2025年10月25日以《Mesenchymal Stem Cell-Inspired Microneedle Platform for NIR-responsive Immunomodulation and Accelerated Chronic Wound Healing》为题发表于《Advanced Materials》（DOI：10.1002/adma.202514081）。

模拟天然外泌体分泌途径的MSCi@MN平台示意图

（1）MSCi@MN的形貌与表征

MSCi@MN贴片采用“先尖端后基部”两步浇注完成区域化装载，首先NV与DNA在Na⁺屏蔽下通过静电自组装形成复合物，Cryo-TEM显示囊泡保持完整球形但表面粗糙度明显增加，边缘出现高电子密度带，DLS粒径由145.6±1.9 nm增至221.8±2.2 nm，ζ电位由−7.64±0.17 mV负移至−12.03±1.10 mV，NTA亦呈现浓度依赖的尺寸增大，FRET实验在DiI-NV/Dyecycle-DNA体系中观察到供体荧光增强而受体荧光淬灭，证实两者间距<10 nm且未形成新化学键（图1a–c），随后Ti₃AlC₂ MAX经HF蚀刻与四甲基氢氧化铵插层剥离，SEM显示由致密块状转变为透明、褶皱的少层Ti₃C₂ MX纳米片，XRD(002)峰由9.5°左移至6.8°对应层间距由9.5 Å增至12.9 Å，(104)、(105)峰消失且(110)峰强度降低，表明Al层被完全移除，TGA曲线中MX在800 ℃残重>90%，而HA-MN仅余6.4%，MX@MN残重与投料量（10 wt%）一致，证实MX在基质内无团聚、无流失（图1d,e）；再利用DLP打印母模复制PDMS软模，可反复浇注>50次，所得15×15 mm贴片含20×20阵列共400根圆锥微针，平均高度402.4±12 μm、底径212.6±8 μm、尖端曲率半径≈2 μm，压缩测试显示刺入成功率>95%，几何误差<5%，满足透皮机械强度与剂量重现要求（图1g）；SEM-EDX面扫显示尖端区域P、Na元素信号强度分别为基部区域的5.3倍与4.1倍，对应NV-DNA簇密集分布；基部区域Ti、C呈片状特征峰，Ti信号强度为尖端的8.7倍，证实MX选择性定位于基部，形成“尖端NV-DNA+基部MX”空间分离结构，为NIR触发顺序释放与光热-抗菌-促血流多功能协同奠定基础（图1h,i）。

图1. MSCi@MN的结构与组成表征。a）NV、DNA及NV-DNA的冷冻透射电子显微镜（Cryo-TEM）图像；b）NV与DNA的尺寸分布；c）不同DNA浓度下NV的水动力学尺寸及Zeta电位（ZP）的动态光散射（DLS）分析；d）Ti₃AlC₂ MAX相（MAX）与Ti₃C₂ MXene（MX）的扫描电子显微镜（SEM）图像；e）MAX相和MXene的X射线衍射（XRD）图谱；f）MN与MSCi@MN的制备过程示意图；g）MN阵列的光学图像及单根微针高度与基底直径的SEM测试结果；h、i）分别为MN（h）与MSCi@MN（i）的SEM图像及能量色散X射线光谱（EDX）元素mapping图

（2）MSCi@MN的力学性能与近红外响应性抗菌活性

为确保MSCi@MN贴片可批量浇注并保持皮肤穿透可靠性，体系流变-机械-光热性能被系统优化：所有前驱液在0.1-100 s^-1剪切范围内呈典型剪切变稀，MX的引入仅使黏度由1.3 Pa·s升至2.1 Pa·s，仍远低于浇注上限（图2a）；压缩测试显示5 % HA配方在0.262 mm位移即可承受0.51 N/针，刚度达58 N·m^-1，显著高于3% HA（42 N·m^-1），且4 ℃/20% RH贮存两周后断裂力保持>95 %，而在70% RH下强度衰减35 %，确立低湿冷链为储存标准（图2b-d）。猪皮肤插入实验进一步验证，5% HA与MSCi@MN组成功穿透率分别达98%与96%，显著高于3% HA（83%）；组织学测得小鼠与猪真皮插入深度分别为266.6±12.3 µm与214.9±9.7 µm，均超过表皮厚度（≈150 µm），且NV-DNA与MX的掺入未削弱机械性能（图2e-f）。光热方面，1.5 mg·mL^-1 MX的MN在1.0 W·cm^-2 808 nm照射5 s表面温度即升至46.8±0.9 ℃，10次开-关循环温升曲线重叠，显示MXene能量转换效率>35 %且热稳定性优异；该温和热刺激（45-50 ℃）不仅触发MN 30 s内完全溶解，还使E. coli与S. aureus菌落数下降>99.9 %，SEM见菌膜皱缩、胞壁破裂（图2g-j）。综合以上数据，确定“5% HA-1.5 mg·mL^-1 MX-1.0 W·cm^-2 NIR”为兼顾插入可靠性、温和光热杀菌与生物活性保全的最优参数组合，为后续慢性创面治疗奠定工程化基础。

图2. MSCi@MN的力学特性与近红外诱导抗菌特性。a）MSCi@MN溶液的粘度分析；b）MN压缩前后的光学图像；c）不同透明质酸（HA）浓度及载药条件下MN的力-位移曲线；d）不同HA浓度及载药条件下MN的刚度-位移曲线；e）不同HA浓度MN在猪皮肤中的穿刺图像及成功率；f）MN与MSCi@MN嵌入猪皮肤后的组织学图像；g）含不同MX浓度的MN在808 nm近红外照射下的热成像图；h）不同MX浓度的MN在808 nm近红外照射（1 W·cm-2）下的光热升温曲线，含3个连续开关循环；i）展示MSCi@MN抗菌效果的照片及菌落形成单位（CFU/mL）定量结果；j）近红外照射下暴露于MSCi@MN的大肠杆菌（E. coli）与金黄色葡萄球菌（S. aureus）的扫描电子显微镜（SEM）图像

（3）近红外触发MSCi@MN的NV-DNA释放增强体外免疫调节效应

Franz扩散池实验显示，无NIR照射时微针3 min仍部分完整，经808 nm、1.0 W·cm^-2照射后3 s内迅速塌陷并同步释放NV（红色）与DNA（蓝色）荧光信号，45 min内辐照组累积释放量显著高于未辐照组，48 h两组均达≈95 %，且NV、DNA结构保持完整（图3a,b）。LPS/IFN-γ诱导的BMDM经NV-DNA处理24 h后，流式显示CD80⁺/CD86⁺ M1比例由58.3%降至29.3%，qRT-PCR示IL-1β、TNF-α、IL-6 mRNA分别下调2.45、2.73、2.30倍，Arg-1与IL-10上调2.2与1.3倍；ELISA证实上清IL-6减少3.41倍、IL-10增加1.41倍，免疫荧光显示CD80下降11.5倍、CD163升高7.3倍（图3c-g）。LPS诱导的BMDC经NV-DNA共处理后，CD80、CD86、CD40表达显著降低，呈现耐受性DC表型，提示NV-DNA通过双重免疫调节机制协同抑制炎症并促进组织修复（图3h）。

图3. 通过MSCi@MN的近红外响应性NV-DNA释放增强免疫调节。a）荧光图像显示近红外触发MSCi@MN释放DiD标记的NV（红色）和DAPI标记的DNA（蓝色）；b）采用Franz扩散池法测定MSCi@MN在有无近红外照射下的NV累积释放行为；c）流式细胞术图显示在脂多糖（LPS）和γ干扰素（IFN-γ）存在下，经NV、DNA或NV-DNA处理后CD86⁺/CD80⁺骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）的群体分布；d）各组BMDMs中CD86阳性细胞和CD80阳性细胞的百分比；e）NV、DNA或NV-DNA处理后促炎和抗炎标志物的实时定量聚合酶链反应（qRT-PCR）分析；f）BMDMs培养上清液中肿瘤坏死因子α（TNF-α）和白细胞介素10（IL-10）的酶联免疫吸附测定（ELISA）分析；g）NV、DNA或NV-DNA处理后促炎标志物（CD80，绿色）和抗炎标志物（CD163，红色）的免疫细胞化学分析；h）流式细胞术直方图显示经NV、DNA或NV-DNA处理后CD86⁺、CD80⁺或CD40⁺骨髓来源树突状细胞（BMDCs）的群体分布

（4）RNA测序（RNA-Seq）揭示NV和DNA的独特免疫调节机制及其协同效应

RNA-seq结果显示，NV与DNA未引起整体转录偏移，各自诱导选择性基因改变，NV主要上调抗炎、溶酶体功能及基质重塑相关通路，DNA则显著升高趋化、抗原呈递和白细胞激活相关基因。火山图显示DNA组CHRM4、Gucy2g、GPRC5D、VEGFD、FGFR2、XCR1、YAP1、TSNAXIP1表达上调，A2AR拮抗剂DMPX可逆转其促血管与抗炎效应，证实其作用依赖A2AR-cAMP-PKA/ERK轴并抑制Hippo通路（图4b-f）。NV组激活JAK-STAT3、PI3K-p38及钙-NFAT通路，相关基因CCR4、CXCL5、PDGFRA、ANGPTL4表达上调，提示其参与ECM重塑与免疫调控（图4f）。免疫相关GO聚类分析显示，NV-DNA联合组同时富集免疫调节、适应性免疫、细胞因子活性及创面愈合相关通路，蝴蝶图显示其差异表达基因数量显著高于单药处理，GO评分在免疫调控与抗原呈递通路中显著优于NV或DNA单独处理（图4g-k）。

图4. RNA-Seq阐明NV和DNA的独特免疫调节机制及其协同效应；a）NV和DNA在骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）中的信号通路示意图；b）箱线图显示基因表达的每百万映射读数中每千碱基转录本的片段数（FPKM）密度分布；c）NV、DNA或NV-DNA处理的巨噬细胞中差异表达基因（DEGs）的韦恩图；d）M0型与M1型巨噬细胞之间基因本体论（GO）生物学过程的条形图；e）前10个上调或下调的GO术语，分为生物学过程（BP）、细胞组分（CC）和分子功能（MF）；f）火山图显示差异表达基因数据的统计显著性（校正p值）与表达变化幅度（log2倍变化）的关系；g）NV、DNA或NV-DNA中富集的免疫相关GO术语的点图；h）免疫相关基因中代表性差异表达基因的热图；i）M1型巨噬细胞+NV或DNA组与M1型巨噬细胞+NV-DNA组的基因集富集分析（GSEA）蝴蝶图；j）M1型巨噬细胞+NV-DNA组与M1型巨噬细胞+NV或DNA组中选取的GO术语的比较条形图；k）参与组织重塑、上皮黏附及免疫调节的代表性差异表达基因的热图

（5）近红外激活的MSCi@MN在糖尿病创面愈合中的协同免疫再生效果

糖尿病小鼠创面实验显示，MSCi@MN+NIR组第4天残存面积降至37.6 %，第8天仅9.9 %，第10天接近完全闭合（1.1 %），愈合速度约为DNA/MX@MN+NIR组的7.4倍；H&E与Masson染色示表皮-真皮结构接近正常，胶原沉积量最高，毛囊再生显著，血管密度明显增加（图5a-c）。免疫组化显示该组TGF-β与中性粒细胞标记MPO显著下调，VEGF、CD31上调，提示炎症抑制与新生血管形成；免疫荧光示iNOS降低2.35倍，Arg-1升高3.45倍，CD80⁺/CD11c⁺与CD86⁺/CD11c⁺分别下降2.57与2.15倍，表明M2极化增强且树突细胞趋于耐受表型（图5d-e）。综合指标热图证实MSCi@MN+NIR在再生与免疫调控各参数均最优（图5f）。

图5. MSCi@MN在糖尿病创面愈合中的协同免疫再生效果。a）糖尿病小鼠经不同MN制剂处理后，直至第10天的创面愈合过程代表性图像；b）创面闭合率随时间变化的定量分析；c）第10天创面组织的苏木精-伊红染色（H&E）和Masson三色染色（MT）组织学图像；d）第10天创面组织中CD31、VEGF、MPO和TGF-β的免疫组织化学（IHC）图像；e）第10天创面区域的免疫荧光（IF）图像：左侧为使用抗F4/80、iNOS和CD163抗体分析巨噬细胞活化；右侧为使用抗CD11c、CD80和CD86抗体分析树突状细胞活化；f）来源于H&E、MT、IHC和IF染色分析的创面组织标志物定量热图