主要作者及发表信息
本研究由海军军医大学第一附属医院烧伤科的严珍珍、张庭林、王宇翔、季超等研究人员合作完成，通讯作者为郑拥军、纪世召、肖仕初及高洁。该研究发表于医学生物材料领域期刊 *Theranostics*，于2025年6月23日在线发表，论文标题为“Phase-specific and laser-modulated polydopamine-chlorella-curdlan hydrogels: pioneering a melanoma integrative therapy”。
研究背景
皮肤黑色素瘤（cutaneous melanoma）是起源于皮肤黑素细胞的恶性程度最高的皮肤肿瘤之一，全球发病率逐年上升。手术切除是早期黑色素瘤的主要治疗手段，但术后仍面临四大核心难题：肿瘤复发、皮肤缺损、创面感染以及增生性瘢痕（hypertrophic scar）形成。据统计，皮肤癌术后复发率中位数达17.1%，感染率中位数6.6%，瘢痕增生率中位数10.5%。尤其值得关注的是，慢性创面炎症微环境可能促进突变细胞生长，从而增加肿瘤复发风险。因此，临床亟需一种能够在黑色素瘤术后同步解决抗复发、抗感染、促修复和防瘢痕的多功能整合治疗材料。光响应水凝胶（photoresponsive hydrogels）因其可结合光热治疗（photothermal therapy, PTT）和光动力治疗（photodynamic therapy, PDT）的优势而受到广泛关注。然而，现有光疗材料多存在生物安全性不足、结构复杂或清除过快等局限。为此，本研究设计了一种新型光响应水凝胶体系PCCur，通过分阶段调节激光强度，实现针对创面愈合不同阶段的精准治疗。
研究流程与实验设计
本研究首先通过热诱导法制备了PCCur水凝胶。制备过程为：将聚多巴胺纳米颗粒（polydopamine nanoparticles, PDA-NPs）超声分散于磷酸盐缓冲液中，加入小球藻提取物（Chlorella extract, CE）和可得然胶（curdlan, Cur）粉末，在无氧避光条件下搅拌3小时，随后加热至55℃保持5分钟，冷却至37℃即形成凝胶。对照水凝胶包括不含PDA-NPs的CCur水凝胶和仅含Cur的Cur水凝胶。CE通过聚乙二醇200从小球藻粉末中提取，经紫外-可见光谱证实其叶绿素a含量为702.3 μg/mL，在410 nm和660 nm处有特征吸收峰。PDA-NPs由多巴胺在碱性溶液中合成，平均粒径为255.73 nm，呈均匀球形。
在材料表征方面，研究团队采用了扫描电子显微镜观察水凝胶微观形貌，发现PCCur具有平均孔径约187 μm的三维多孔网络结构。流变学测试显示PCCur在约51℃时发生溶胶-凝胶转变，且具有显著的剪切变稀特性和自愈合能力。压缩力学测试表明PCCur最大压缩强度达261.06 kPa，10次循环压缩后强度仅下降13%。溶胀和降解实验显示PCCur在16小时内达到约219%的平衡溶胀率，14天体外降解率为71.73%。药物释放实验表明CE和PDA-NPs在14天内持续释放，累积释放率分别为98.27%和84.01%。
光响应性能评估采用660 nm激光照射。光热测试显示含1 mg/mL PDA-NPs的PCCur在0.5 W/cm²激光照射5分钟后温度升至47.7℃，光热转换效率达55.77%，经过3个开关循环后热稳定性良好。光动力测试采用单线态氧荧光探针（SOSG）证实PCCur在激光照射下可有效产生单线态氧（¹O₂），但未检测到超氧阴离子（O₂⁻·）产生。
体外细胞实验方面，研究人员采用人成纤维细胞（HFs）、人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和B16F10黑色素瘤细胞作为研究对象。CCK-8实验显示PCCur对正常皮肤细胞具有良好生物相容性，且能显著促进细胞增殖。划痕实验和Transwell迁移实验证实PCCur可增强细胞迁移能力。成管实验显示PCCur处理组HUVECs的血管连接点和分支数均显著增加。抗肿瘤实验中，PCCur联合激光照射后B16F10细胞存活率降至22.88%，活/死染色显示大量细胞死亡。细胞内活性氧检测显示PCCur+激光组产生最强荧光信号。免疫原性细胞死亡（immunogenic cell death, ICD）检测显示，PCCur+激光处理后钙网蛋白（calreticulin, CRT）暴露显著增加，ATP和HMGB1释放水平分别为对照组的5.91倍和35.08倍。蛋白吸附实验表明PCCur对胎牛血清蛋白的吸附能力是CCur的近3倍。
抗菌实验选用金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）作为研究对象。激光照射后PCCur对两种细菌的抗菌率分别达97.67%和99.55%。活/死细菌染色和扫描电镜观察证实细菌出现严重变形和破裂。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）生物膜实验中，PCCur+激光组实现了对生物膜的完全破坏。
体内抗肿瘤复发实验采用C57BL/6小鼠建立B16F10黑色素瘤不完全切除模型（肿瘤切除90%，保留5%模拟残留），共设置6组（每组5只）：对照组、对照+激光组、CCur组、CCur+激光组、PCCur组和PCCur+激光组。治疗14天后，PCCur+激光组创面完全愈合且无肿瘤复发，肿瘤抑制率达99.25%。流式细胞术分析显示PCCur+激光组肿瘤引流淋巴结中树突状细胞（dendritic cells, DCs）成熟率达34.77%，显著高于其他各组；肿瘤组织中CD8⁺ T细胞浸润比例达50.7%，CD4⁺ T细胞亦显著增加。
体内感染创面实验采用小鼠背部全层皮肤缺损模型，接种S. aureus后分为4组（每组5只）：对照组、PCCur组、PCCur+L-1组和PCCur+L-1+L-2组。L-1为第0-3天高能量激光（0.5 W/cm²），L-2为第10-14天低能量激光（0.3 W/cm²）。第10天PCCur+L-1组创面完全闭合，残余面积显著小于其他组。ELISA检测显示PCCur+激光组IL-6和TNF-α水平显著降低，而IL-4和IL-10水平升高。RNA测序鉴定出828个差异表达基因，GO和KEGG富集分析显示这些基因主要涉及IL-17信号通路、NF-κB信号通路等炎症相关通路，其中IL-17a和IL-17f表达显著下调。组织学分析显示接受两次激光照射的PCCur+L-1+L-2组胶原排列更加整齐，α-SMA表达显著减少，且有新生毛囊和皮脂腺样结构形成。
兔耳增生性瘢痕模型用于评估PCCur对瘢痕形成的抑制作用。新西兰白兔耳腹侧创建直径10 mm的圆形创面，3周后瘢痕成熟后给予不同治疗。马松三色染色和天狼星红偏振光染色显示PCCur联合低能量激光照射组的胶原纤维排列更加有序，TUNEL免疫荧光检测显示肌成纤维细胞凋亡增加。
主要结果及其逻辑关系
体外实验结果系统证明了PCCur的多功能特性：材料表征证实其具备适宜的生物力学性能、可注射性和自愈合能力；光响应测试明确了0.5 W/cm²为最佳激光参数，该条件下可同时激活PTT和PDT效应；细胞实验证实PCCur既能促进正常皮肤细胞增殖、迁移和血管生成，又能在激光作用下通过产生ROS和热量杀伤肿瘤细胞并诱导ICD。ICD过程中释放的肿瘤抗原被PCCur中的PDA-NPs通过儿茶酚基团吸附，使水凝胶充当“抗原库”（antigen reservoir），延长抗原在肿瘤微环境中的停留时间，进而增强DCs的抗原摄取和成熟，最终激活CD8⁺ T细胞介导的抗肿瘤免疫应答。这一逻辑链条将PDT/PTT的直接杀伤效应与免疫激活效应有机统一。体内实验进一步验证了这一机制：PCCur+激光组在肿瘤复发模型中的DCs成熟率和T细胞浸润比例均显著升高，与体外ICD检测结果相互印证。在感染创面模型中，早期高能量激光（L-1）通过PDT/PTT协同抗菌并调控炎症信号通路，使创面在炎症期迅速控制感染；后期低能量激光（L-2）则通过适度ROS产生调节成纤维细胞活性和胶原重塑，防止瘢痕增生。RNA测序揭示的IL-17和NF-κB通路下调为PCCur的抗炎机制提供了分子水平的解释。兔耳瘢痕实验进一步证实了低能量激光介导的PDT效应能够诱导肌成纤维细胞凋亡，抑制病理性瘢痕形成。
研究结论与应用价值
本研究提出并验证了一种基于“3R”范式（去除残留肿瘤/细菌-Remove；重塑免疫微环境-Remodel；修复皮肤组织-Repair）的整合治疗策略。PCCur水凝胶通过同一660 nm激光源的不同强度调节，实现了黑色素瘤术后创面愈合三个阶段的精准治疗：炎症期采用高能量激光发挥PDT/PTT协同效应清除残留肿瘤细胞和病原体，同时诱导ICD并吸附抗原重塑免疫微环境；增殖期依靠水凝胶自身的生物活性促进细胞增殖和血管新生；重塑期采用低能量激光调节胶原沉积和肌成纤维细胞活性以预防增生性瘢痕。该体系将抗肿瘤、抗感染、促修复和防瘢痕功能整合于单一材料平台，简化了治疗流程，降低了多材料联合使用的安全性风险。PCCur的生物可降解性和良好的血液相容性为其临床转化奠定了基础。
研究亮点
本研究的核心创新点在于：第一，提出了“分阶段激光调节”的治疗理念，根据不同愈合阶段的需要动态调整激光强度，而非全程使用固定参数，体现了精准医学思维。第二，PCCur中的PDA-NPs兼具光热转换剂和抗原吸附剂双重功能，这种“一材多用”的设计减少了材料组分复杂度。第三，揭示了PTT/PDT协同诱导ICD与抗原库效应之间的耦合机制，为光免疫疗法的材料设计提供了新思路。第四，体内实验采用不完全切除模型模拟临床实际情况，相比既往针对已建立肿瘤的研究更具转化价值。第五，利用同一激光源实现PTT和PDT的同步激活，避免了多设备间切换的不便。这些特点使PCCur有望成为黑色素瘤术后创面综合管理的新型敷料。
该研究也存在值得关注的局限：肿瘤复发模型观察期为14天，尚不足以评估长期免疫记忆效应；所用动物模型为免疫健全小鼠的皮下肿瘤，与人黑色素瘤的免疫微环境仍有差异；低能量激光促瘢痕消退的分子机制仍需进一步阐明。未来研究可在上述方向继续深入，同时探索PCCur在其他类型皮肤肿瘤术后管理中的应用潜力。