近日，兰州大学研究团队在紫外线引发的光老化皮肤皱纹损伤治疗领域取得新进展，该团队提出一种基于化学原电池策略构建的新型双极微针材料体系，具备良好的抗炎、抗氧化和组织修复等多重效果，能够在14天内实现光老化皱纹的局部逆转，在医疗美容领域展现出较大潜力。该研究以“Galvanic cell bipolar microneedle patches for reversing photoaging wrinkles”为题发表在国际著名期刊《Advanced Materials》。
图1 论文题目和作者信息
研究显示，紫外线辐射作为皮肤光老化的主要诱因之一，其过度暴露不仅加速皮肤组织损伤，更会诱发不同程度皱纹的生成。尽管现有疗法能在一定程度上延缓光老化进程，却难以实现组织损伤的逆转。伴随着人们对于“年轻美丽”的永恒追求，研究人员也在不断探索包括手术和非手术方法在内的各种新型抗光老化策略。当前，患者对非侵入性、自然持久的抗皱需求与现有技术局限性之间的矛盾日益突出。因此如何推动新型生物材料及相关疗法的进步，从而构建安全性与实效性的平衡，已成为破局光老化防治的关键科学命题。
研究团队发现，紫外线辐射损伤通常首先表现为自由基增多和炎症的出现，进而破坏组织局部结构，导致皮肤老化现象。基于此，研究团队开发了一款用于逆转光老化皱纹的原电池双极微针（galvanic cell bipolar microneedle, GCMN）贴片。该装置首次将化学原电池原理与微针相结合，构建了一种自供电的小型化微针贴片。该微针贴片能够在皮肤组织原位产生微电流，并通过氧化还原反应释放氢气和镁离子，从而搭建起一个多功能集成统一的复合平台。其中，氢气通过清除自由基发挥抗氧化和抗炎作用，微电流刺激诱导细胞迁移的同时，也能增强镁离子促进血管生成和巨噬细胞M2抗炎极化的能力，并促进胶原蛋白合成。这些作用既各司其职，又相互协同，共同发挥作用于光老化皱纹的逆转修复过程，使皮肤焕然一新。
图2 原电池双极微针的制备过程与工作原理示意图
皱纹改善的研究结果在光老化损伤的小鼠模型中得以验证，相关的细胞相容性实验和动物实验也证明了该贴片可靠的生物安全性。在此基础上，研究团队还通过体内外的不同实验考察了潜在的作用机制，深入阐明了GCMN在自由基清除及通过TGF-β/Smad3信号通路调控方面的作用机制。总体而言，这一研究成果推动了基于微针疗法的皮肤病学干预研究，为生物材料驱动的皮肤再生疗法带来了重要进展。同时，这些发现为未来的临床转化奠定了坚实的基础，并可能为相关领域学者在生物电和氢气介导的皮肤治疗方面带来新的研究启发。
口腔医学院硕士研究生林昕源和贾庆为论文的共同第一作者，口腔医学院范增杰教授和康涅狄格大学的孙陆逸教授为论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、甘肃省联合研究基金、中央引导地方科技发展基金等项目的资助。
除了上述研究成果，研究团队还开发了酶生物燃料电池微针、压电微针及双层微针等系列产品，进一步扩展了微针在组织创伤修复中的应用前景。相关研究成果发表在《Science Advances》、《ACS Nano》及《Advanced Functional Materials》等国际知名期刊上。
文章链接：
https://doi.org/10.1002/adma.202500552
来源：兰州大学
