针对上述问题，南方医科大学涂盈锋教授、樊哲祥主治医师和中山大学彭飞教授合作，开发出一种装载近红外光驱动纳米马达的微针贴片，该贴片能将自供氧纳米马达递送至皮肤深处。在痤疮的酸性生物膜环境中，纳米马达可缓慢释放过氧化氢，并利用自身负载的二氧化锰将其催化为氧气，从而缓解局部缺氧、抑制炎症。更重要的是，在近红外激光照射下，纳米马达的不对称结构能产生热泳运动，显著增强其在生物膜中的扩散与穿透能力，协同光热效应高效清除细菌生物膜，为痤疮的主动治疗提供了新策略。该文章于2026年1月16日以《Near-infrared light-driven nanomotors-based microneedles for the active therapy of bacterial infected acne》为题发表于《Nature Communications》（DOI: 10.1038/s41467-026-68376-6）。

（1）Z@P-M纳米马达与微针贴片的制备及表征 

首先通过简单的一锅法合成Z@P-M纳米马达，接着将含有Z@P-M纳米马达的透明质酸钠溶液填充到模具中，抽真空、干燥、脱模，得到Z@P-MMNs。如图1a-b，Z@P-MMNs微针尺寸为15mm×15mm，由225MNs组成的网格均匀排列。SEM图谱显示C、N、O、Zn、Mn元素分布，表明Z@P-M在透明质酸钠中分布均匀。每个MN的高度为637μm，这个尺寸足以穿过角质层和表皮层(~100μm)，从而靶向递送到真皮组织。图1c结果显示微针有足够的机械强度穿透皮肤。TEM图像在ZnO₂的一侧明显观察到不对称的PDA和MnO₂层。EDS图谱进一步确定了Z@P-M的元素组成。Zn高度集中在中心，C、N和Mn不对称地包裹在Zn周围，显示出不对称结构(图1d)。球形ZnO₂颗粒分布均匀，粒径为167.00nm。对PDA层进行修饰后，粒径和zeta电位均增加(图1a-f)。图1g为Z、Z@P和Z@P-M的XRD图。在18.75°处有一个衍射峰，对应于(200)的MnO₂晶面。此外，Z@P-M的衍射峰位于31.38°和62.86°，对应于ZnO₂的晶面(111)和(311)，表明Z@P-M合成成功，ZnO₂在合成Z@P-M过程中没有明显降解。XPS进一步证实了Z@P-M中存在MnO₂(图1h)。

图1.Z@P-M MNs的制备及其对痤疮的主动治疗示意图。 Z@P-M MNs溶解后，负载的Z@P-M纳米马达在真皮层快速释放。不对称生长的聚多巴胺吸收808纳米近红外光产生自热泳，使得纳米马达能够运动并促进其对致密细菌生物膜的穿透。释放的Z@P-M纳米马达在酸性生物膜微环境中产生过量过氧化氢，并在二氧化锰催化下持续供氧，这不仅能缓解生物膜缺氧、减少炎症，还能与光热效应协同清除痤疮丙酸杆菌生物膜，从而恢复痤疮病灶中固有淋巴细胞的稳态。

（2）Z@P-M 微针的光热性能与酸性释放行为

Z@P-M制备成功后，利用实时红外热像仪对其光热性能进行了评价。如图2a所示，在1W/cm2808nmNIR照射10min时，热图像显示PBS、Z、Z@P和Z@P-M之间存在明显的温差，这与图2b所示光热曲线一致。值得注意的是，在相同 的808nmNIR照射(10min,1W/cm2)下，Z@P-M的光热效应优于Z@P。 这是由于Z@P-M结合了PDA和MnO₂这两种优良的光热剂，从而表现出显著的累积光热效应。另外，Z@P-M经过8次808nmNIR照射后，呈现出几乎一致的加热/冷却曲线(图2c)，证明Z@P-M具有良好的光热稳定性。同时计算了Z@P-M的光热转换效率(η)，表明开发的Z@P-M是一种潜在的光热剂(图2d)。此外，Z@P-MMNs微针在1W/cm2808nmNIR照射10min下具有良好的光热转换性能(图2e-f)。在808nmNIR照射8个周期后，Z@P-MMNs表现出几乎一致的加热/冷却曲线，这表明Z@P-MMNs贴片能够承受长时间的激光照射， 具有很高的光热稳定性(图2g)。

Z@P-M纳米马达能释放大量的H₂O₂，用H₂O₂检测试剂盒检测pH5.5和pH7.4下的H₂O₂浓度。结果表明，Z和Z@P中的H₂O₂主要来源于ZnO₂的酸分解，PDA的改性对H₂O₂的释放量影响不大。而在pH7.4和5.5条件下，Z@P-M释放H₂O₂浓度的巨大差异表明， 来自Z@P-M的MnO₂分解了生成的H₂O₂，导致Z@P-M中的H₂O₂水平下降(图3h)。并用溶解氧分析仪测定了Z、Z@P、Z@P-M的O₂释放量。结果表明，Z@P-M中的MnO₂催化生成的H₂O₂，从而连续生成O₂。细菌生物膜的微环境一般为酸性(pH值=4.5-6.5)和缺氧。因此，酸响应型ZnO₂可以在生物膜微环境中通过酸分解提供大量的H₂O₂。生成的H₂O₂可以进一步被MnO₂催化生成O₂，从而缓解生物膜缺氧，减轻炎症(图3i)。

图2.Z@P-M MNs的制备与表征。 (a) Z@P-M MNs的扫描电镜图像及能谱元素分布图（比例尺=200微米）。(b) Z@P-M MNs的光学图像（比例尺=1毫米）。(c) 含有不同浓度Z@P-M（过氧化锌浓度=50-100微克/毫升）的透明质酸钠微针贴片的机械性能测试。(d) Z, Z@PAA, Z@P, 及Z@P-M的透射电镜图像，以及Z@P-M相应的能谱元素分布图（比例尺=100纳米）。(e) Z, Z@P, 及Z@P-M的Zeta电位。(f) Z, Z@P, 及Z@P-M的粒径分布。(g) Z, Z@P, 及Z@P-M的X射线衍射图谱。(h) Z@P-M的Mn 2p和O 1s X射线光电子能谱。

（3）Z@P-M 微针扩散、穿透能力及抗生物膜性能

倒置光学显微镜记录了Z@P-M在808nmNIR照射(0、0.5、1和1.5W/cm2)下在PBS中的运动，随着808nmNIR功率(0-1.5W/cm2)的逐渐增加，可以清楚地观察到Z@P-M纳米马达的扩散增强，轨迹延长。Z@P-M的速度为4.16±0.26μm/s，是布朗运动的1.42±0.07倍(图3b)。此外，MSD随激光强度的增大而增大，表示Z@P-M纳米马达的推进能力增强(图3c)。808nmNIR激光驱动Z@P-M纳米马达的扩散增强，进一步为皮肤组织和生物膜的穿透提供了基础。 为了验证Z@P-MMNs微针在皮肤中的溶解和渗透，采用与人皮结构相似的猪皮肤进行了渗透实验。Z@P-MMNs微针压在猪皮肤上5分钟，然后进行808nmNIR照射(1W/cm2)5分钟。在10分钟的处理过程中，贴片上的MNs完全溶解，表明Z@P-MMNs具有良好的皮肤溶解性。为了进一步研究Z@P-MMNs在皮肤中的动态溶解和渗透过程，将Z@P-M用罗丹明B标记并加载到MNs微针，证实Z@P-M在1W/cm2808nmNIR照射下，皮肤通透性增强。这是由于Z@P-M自身热泳引起的有效运动性，从而增强了在皮肤组织中的深度渗透(图3d)。

为了证明不对称结构对穿透性的影响，还将ZnO₂#PDA-MnO₂(z#P-M)完全包裹在PDA-MnO₂层中，制备了NPs。研究Z@P-M和z#P-MNPs对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和痤疮C.acnes生物膜的渗透效率。在没有808nmNIR照射的情况下，Z@P-M和z#P-MNPs停留在痤疮C.acnes生物膜表面，渗透时间明显延迟(图4e)。在1W/cm2808nmNIR照射下，Z@P-M在MRSA和C.acnes生物膜中的最大荧光强度分别在10μm和8μm深度处，而z#P-M在两种生物膜中的最大荧光强度在6μm处停止。随后，进一步分析生物膜切片的荧光强度。在最低底部(20μm)和1W/cm2808nmNIR照射下，MRSA和C.acnes生物膜的Z@P-M荧光强度分别比z#P-M高13.08±3.70倍和3.61±0.09倍，表明NIR光驱动的Z@P-M纳米马达可以有效穿透生物膜。

图3.Z@P-M及Z@P-M MNs的光热能力及酸响应释放。 (a) PBS、Z、Z@P和Z@P-M在1 W/cm² 808纳米近红外光照射10分钟下的红外热成像图及(b)升温曲线。(c) Z@P-M悬浮液在1 W/cm² 808纳米近红外光照射下的8次加热/冷却循环。(d) Z@P-M的光热转换效率。(e) 空白MNs和Z@P-M MNs在1 W/cm² 808纳米近红外光照射5分钟下的红外热成像图及(f)升温曲线。(g) Z@P-M MNs在1 W/cm² 808纳米近红外光照射下的8次加热/冷却循环。(h) Z、Z@P和Z@P-M在pH 7.4和5.5条件下的过氧化氢释放曲线。(i) Z、Z@P和Z@P-M在pH 7.4和5.5条件下的氧气释放曲线。 

（4）Z@P-M MNs的体外抗菌、抗生物膜与抗炎评价

研究选择MRSA和C.acnes作为痤疮模型。对NIR光驱动的Z@P-MMNs进行了系统的抗生物膜评价。CV染色显示，NIR+Z@P-MMNs组对生物膜的破坏最为显著。与Z@PMNs组相比，Z@P-MMNs组痤疮C.acnes和MRSA生物膜的生物量减少了，这是于酸性生物膜微环境对厌氧痤疮C.acnes的抑制导致O₂释放所致。在1W/cm2808nmNIR照射5min后，NIR+Z@P-MMNs组与Z@P-MMNs组相比，C.acnes和MRSA生物膜的生物量进一步减少。此外，SEM显示Z@PMNs、Z@P-MMNs和NIR+Z@P-MMNs组对细菌结构有一定程度的损伤(图4i)。标准板计数显示类似结果(图4j)。同时发现Z@P-MMNs可以在808nmNIR照射下有效破坏细菌DNA(图4k)。结果表明，NIR光驱动Z@P-M纳米马达不仅通过PTT效应破坏细菌结构，而且由于其Janus结构赋予的运动能力增强了细菌在生物膜中的扩散和渗透，有望用于耐药细菌生物膜感染的在活体内的治疗。

图4.Z@P-M及Z@P-M MNs的增强扩散、穿透及抗生物膜效果。 (a) Z@P-M纳米马达在不同强度808纳米近红外光照射30秒下的运动轨迹及(b)速度统计。(c) 根据不同强度近红外光照射下的轨迹计算的平均均方位移。(d) 猪皮肤经负载RhB标记的Z@P-M微针贴片处理并进行不同时间近红外光照射后，不同深度（0-600微米）的荧光图像。(e) 经RhB标记的Z@P-M和Z#P-M处理（有/无近红外光照射）后，5-羧基荧光素二乙酸酯染色的痤疮丙酸杆菌生物膜的共聚焦激光扫描显微镜图像。(f) 生物膜截面0-20微米深度处RhB标记的Z@P-M和Z#P-M的荧光强度分析。(g) 不同处理后痤疮丙酸杆菌生物膜的结晶紫染色照片及(h)生物量定量。(i) 不同处理后痤疮丙酸杆菌生物膜结构的扫描电镜图像。(j) 不同处理后痤疮丙酸杆菌菌落的代表性平板照片。(k) 不同处理后痤疮丙酸杆菌的TUNEL荧光图像及(l)荧光定量。

（5）Z@P-M 体外治疗效果

进一步研究了Z@P-MMNs体外的治疗效果。对NIH3T3细胞、HaCaT细胞和Raw264.7细胞均无明显的细胞毒性，表明合成的MNs微针确实具有生物相容性。划痕实验显示Z@P-MMNs组在36h时的迁移率提高，表明在缺氧条件下Z@P-MMNs释放的氧气促进了皮肤细胞迁移，在808nmNIR照射促进了成纤维细胞的迁移。通过氧传感探针进一步评估Z@P-MMNs体外O₂释放水平（图5e），并通过体外HIF-1α免疫荧光进一步证实(图5f)。结果表明，包覆的二氧化锰与NIR光驱动纳米马达协同作用，促进了扩散，增加了氧气的连续输送。此外，在1W/cm2808nmNIR照射5min的情况下，Z@P-MMNs进一步降低了活性氧荧光强度，表明Z@P-M纳米马达可以提高清除活性氧的能力(图5g)。随后， 还发现Z@P-MMNs显著降低IL-1β、IL-6和TNF-α炎症因子水平，在1W/cm2808nmNIR照射5分钟后进一步降低。结果表明，所释放的Z@P-M纳米马达具有良好的运动和扩散作用，在治疗痤疮感染中具有有效的抗炎作用。

图5.Z@P-M MNs的体外评价。 (a) 不同浓度Z@P-M处理后的细胞毒性。(b) 不同处理后NIH3T3细胞的活/死细胞染色。(c) 不同处理后NIH3T3细胞划痕实验图像。(d) NIH3T3细胞的迁移率统计。(e) 不同处理后NIH3T3细胞的氧传感探针染色。(f) 不同处理后NIH3T3细胞的HIF-1α免疫荧光染色。(g) 不同处理后NIH3T3细胞的活性氧荧光染色。(h) NIH3T3细胞中IL-1β、IL-6和TNF-α的基因表达水平。

（6）Z@P-M 微针在体内的抗痤疮效果及其对 LCs 抑制的缓解作用

通过在balb/c雌性小鼠背部组织皮内接种2×10-9CFU/mLC.acnes建立痤疮模型。随后随机分为6个实验组:痤疮、红霉素、空白MNs、Z@PMNs、Z@P-MMNs和NIR+Z@P-MMNs，其中1W/cm2808nmNIR照射5分钟。在第0、3、5和7天 监测不同处理的雌性小鼠的痤疮变化(图6a)。如图6b所示，注射C.acnes后2天(第0天)，注射部位形成痤疮样突出，C.acnes的增殖导致局部感染、 溃疡和皮肤病变。红霉素组有效减小了痤疮的大小，但出现了轻度脱屑和皮肤干燥。H&E染色法计数炎症细胞数，评估皮肤炎症程度。在图6c中， 与其他组相比，NIR+Z@P-MNs组的皮肤结构更完整，毛囊结构正常化，毛囊数量最多。 同时，NIR光处理后，IL-6和TNF-α炎症因子的表达显著降低，IL-10表达水平升高(图6d)。 IL-22和RORγt的免疫荧光染色(图6e)结果表明, NIR+Z@P-MMNs组可以恢复ILC3和IL-22的稳态(图6f、g)。

图6.Z@P-M MNs在体内的抗痤疮能力及对ILCs抑制的缓解作用。 (a) 体内实验示意图。(b) 痤疮丙酸杆菌感染的痤疮病灶在不同处理过程中的外观图像。(c) 不同处理后皮肤组织中炎症细胞数量统计。(d) 皮肤组织切片的H&E染色、IL-6、TNF-α、CD31及HIF-1α免疫组化或免疫荧光染色图。(e) 不同处理后皮肤组织中RORγt和IL-22的免疫荧光染色图。(f) RORγt⁺细胞及(g) IL-22⁺细胞的比例统计。