本文报道了一项原始研究，属于类型a。
该研究由Peng Liu、Lu Hao、Jessica C. Hsu、Ming Zhou、Zhisheng Luo、Ying Peng、Weibo Cai和Shuo Hu等人完成，主要研究机构包括中南大学湘雅医院核医学科、中南大学湘雅药学院以及美国威斯康星大学麦迪逊分校放射学与医学物理学系。该论文发表于Advanced Science期刊，于2025年2月4日在线发表。
本研究的学术背景聚焦于恶性黑色素瘤术后管理的临床难题。皮肤黑色素瘤是最具侵袭性的皮肤癌之一，每年全球超过一百万人患病。临床上主要采用手术切除治疗，早期患者中约80%至90%接受手术。然而，不完全切除常导致局部复发或远处转移，而术后大范围皮肤缺损和免疫功能低下患者又面临细菌感染和慢性炎症伤口的风险。传统外照射放疗对黑色素瘤效果有限，而近距离放射治疗能够精准递送高剂量辐射并减少周围健康组织损伤。放射性磷-32（32P）是一种β发射体，半衰期为14.3天，组织穿透深度适中，适合治疗表浅肿瘤，并可通过调节成纤维细胞活性来抑制瘢痕形成。光热治疗（PTT）则利用光能转化为热能，可杀伤细菌并增强放疗敏感性。Ag₂S纳米点具有优异的光热转换效率和抗光漂白性。然而，皮肤生理屏障限制了光热剂向深层组织递送。微针贴片作为一种微创透皮递送方式，可直接穿透皮下组织，且其基质材料如甲基丙烯酸明胶（GelMA）和透明质酸（HA）具有促进组织修复的潜力。因此，本研究旨在开发一种集近距离放疗和光热治疗于一体的多功能微针贴片，以同时清除术后残留黑色素瘤细胞、控制细菌感染并促进无瘢痕伤口愈合。
研究的工作流程首先从纳米复合材料的制备开始。研究团队采用两步生物矿化法制备了Ag₂S/Ca32P纳米复合材料。第一步中，将牛血清白蛋白（BSA）溶液与AgNO₃混合，调pH至12并加入Na₂S，形成粒径小于10纳米的Ag₂S纳米点。第二步中，将Ag₂S纳米点加入含BSA的DMEM培养基中，BSA作为螯合剂结合Ca²⁺，在磷酸根存在下发生生物矿化，形成平均粒径为162.5纳米的球形Ag₂S/CaP纳米复合材料。放射性32P标记则通过在矿化过程中加入微量H[32P]PO₄²⁻实现。透射电镜、动态光散射、能量色散X射线光谱和元素分布图证实了复合材料的成功制备。pH响应性实验显示，该复合材料在中性条件下6小时内形貌无明显变化，而在pH 5.5的酸性条件下外层快速降解并释放Ag₂S纳米点。光热性能测试表明，Ag₂S/CaP在808纳米近红外激光照射下表现出浓度和功率密度依赖性的升温效应，且具有优良的光稳定性。
随后进行了细胞学实验。研究以B16F10黑色素瘤细胞为对象，通过共聚焦激光扫描显微镜观察了纳米复合材料的细胞摄取和溶酶体逃逸过程。结果显示，细胞摄取在4小时达到峰值，孵育2至6小时期间Pearson相关系数从0.75降至0.31，表明纳米复合材料逐渐从溶酶体逃逸至细胞质。细胞内活性氧（ROS）检测显示，Ag₂S/Ca32P联合激光照射组的荧光强度显著强于单独Ag₂S/Ca32P组，说明光热加热增强了32P介导的ROS生成。γ-H2AX免疫荧光染色证实联合治疗导致更严重的DNA双链断裂。MTT实验表明，Ag₂S/Ca32P联合激光照射可导致超过80%的细胞死亡，活/死细胞染色也进一步确认了其显著的协同杀伤效果。
在微针贴片制备方面，研究采用微模具和紫外光聚合技术，将Ag₂S/Ca32P掺入GelMA中形成针尖，以HA为背衬层，制成10×10阵列的微针贴片。扫描电镜显示针尖高度为550微米，形貌规整。力学测试表明，GM-Ag₂S/CaP在400微米位移处的断裂力为每针0.08牛顿，超过皮肤穿透所需的最低有效力。体外抗菌实验以金黄色葡萄球菌为对象，结果显示GM-Ag₂S/Ca32P联合激光照射的杀菌效率接近100%，而未照射组仅为约45%。
体内穿透和生物分布实验以C57BL/6小鼠为模型。罗丹明B标记的微针插入皮肤后2小时内针尖开始溶解，12小时完全溶解。组织切片显示微针形成微通道，药物扩散深度超过200微米。在小鼠皮下B16F10黑色素瘤模型中，ICG标记的微针贴片在肿瘤部位持续存在超过96小时，32P放射性信号主要集中于肿瘤组织，而主要器官的放射性可忽略不计。体内抗肿瘤实验中，荷瘤小鼠被随机分为七组，每组5只，包括PBS、GM、GM-Ca32P、GM-Ag₂S、GM-Ag₂S+激光、GM-Ag₂S/Ca32P和GM-Ag₂S/Ca32P+激光组。热成像显示GM-Ag₂S/Ca32P组在激光照射下温度迅速升至50℃并维持稳定。肿瘤体积监测表明，GM-Ag₂S/Ca32P+激光组实现了显著的肿瘤根除，而其他组仅表现为生长延迟。免疫荧光和H&E染色证实该组肿瘤组织出现广泛DNA损伤、细胞凋亡和坏死。
术后复发模型实验中，研究人员在肿瘤体积达100立方毫米时切除约95%的肿瘤组织，随后进行相应治疗。结果显示，PBS、GM和GM-Ag₂S组全部在20天内复发，而GM-Ag₂S/Ca32P+激光组的5只小鼠在35天监测期内无一复发，存活时间显著延长。生物相容性评估显示，各治疗组小鼠体重逐渐增加，主要器官H&E染色未见明显病理改变，血生化指标维持在正常范围。
感染伤口愈合实验采用全层皮肤缺损并接种金黄色葡萄球菌的模型。治疗3天后，GM-Ag₂S+激光和GM-Ag₂S/Ca32P+激光组的脓液形成明显减少，细菌菌落数显著低于其他组。第12天时，GM-Ag₂S/Ca32P+激光组伤口闭合率达97.8%，金黄色葡萄球菌杀灭效率达99%。组织学分析显示，该组TNF-α表达明显降低，IL-10表达上调，肉芽组织厚度和胶原密度显著增加，Col III/I比值升高，VEGF表达增强，并观察到毛囊和皮肤附属器再生。
本研究的主要结论是，成功构建了GM-Ag₂S/Ca32P微针贴片，该贴片通过pH响应性降解释放放射性32P和Ag₂S纳米点，实现了近距离放疗与光热治疗的协同作用，能够有效清除术后残留黑色素瘤细胞、抑制细菌感染并促进无瘢痕伤口愈合。该研究为黑色素瘤术后综合管理提供了一种具有临床应用前景的多功能策略。
本研究的亮点包括：通过两步生物矿化法实现了Ag₂S纳米点与放射性32P标记磷酸钙的原位复合；利用肿瘤和细菌生物膜酸性微环境触发纳米复合材料降解释放治疗成分；将微针透皮递送、近距离放疗和光热治疗整合于同一平台；同时解决了术后肿瘤复发、感染控制和无瘢痕愈合三个临床问题。该研究的科学价值在于验证了pH响应性纳米复合材料在微针递送系统中的可行性，应用价值则体现在为黑色素瘤术后辅助治疗提供了新的综合干预手段。