中医和中草药在疾病治疗方面具有重要的研究价值。本研究结合传统中药腐婢（Premna microphylla）和积雪草（Centella asiatica）提出了一种纯中药微针补片。该补片具有抗菌，抑制炎症，促进胶原蛋白沉积和新血管生成的作用，在创面修复方面具有重要的应用价值，并有望推动中医和中草药在现代医学中的发展。

01、研究内容简介

意外损伤或恶意伤害通常会严重损害皮肤并形成难以治愈的伤口，甚至在细菌感染后导致致命的败血病。因此，创面修复在基础研究领域和临床医学中都被视为一个热门课题。微针（MN）贴片作为一种通用技术，在伤口愈合以及疾病治疗，生物传感，皮肤疫苗接种等领域取得了许多显著成就。与常规的药物输送载体相比，由于其精心设计的微结构和出色的负载能力，MN可以有效地实现所需活性药物的负载和输送。但是，如今被广泛使用的MN通常是通过合成聚合物材料制造的，该材料是通过复杂的化学合成获得的，其中包括对环境和生物不友好的有机试剂，从而增加了产生副作用的风险。另外，获得负载的活性药物通常要经历一段极其严格的临床试验和残酷的淘汰期，这限制了基于MN的医技技术的发展。因此，与易于获得的天然药物结合的全新MN补片的开发和应用值得研究人员去不断探索。

中药已被广泛使用了数千年。据报道，发展中国家超过80％的人，甚至是发达国家的1/3人口，都采用草药来治疗包括普通感冒和慢性糖尿病在内的诸多疾病。此外，大量研究表明，中医以及许多经典药方在糖尿病，高血压，癌症，疟疾等方面均表现出显著成效。中药作为中医治疗的主要手段通常作用于多个靶标，且具有多种功效，在疾病治疗和亚健康改善领域越来越受到重视。尽管取得了成功，但中草药的有效成分和有效靶点仍缺乏系统科学的研究。另外，传统的给药方式，包括粉碎后直接外用和患者自己煎服，均不能有效发挥中草药的治疗作用，并且严重受到医疗条件和外部环境的制约。自从中医问世以来，这些弊端在很大程度上限制了中草药的发展和传播。在这项工作中，我们提出了一种全新的中药微针补片（CHMN）用于促进创面修复（Fig. 1）。本研究中，受豆腐加工工艺的启发，我们通过“卤水点豆腐”的方法将中草药整合到微针结构中，在精心设计的模具中构建了纯CHMN补片，从而解决了这些局限性。本研究中我们使用了腐婢和积雪草两种中草药，通过传统的揉捏方法从腐婢叶子中提取汁液并用植物灰分固化而制成的。由于腐婢的叶片富含果胶和各种氨基酸，因此通常通过简单的“点卤水”可以加工成“观音豆腐”，并且具有清热解毒，消肿止血的功效。此外，积雪草提取物积雪草酸（AA）已被证明可有效促进成纤维细胞中相关生长因子基因的表达，并在抗氧化，抗炎和抗衰老方面表现出卓越的性能，同时还具有抗菌活性。利用这些纯中草药的药效，我们证明CHMN补片在伤口愈合过程中可以显着促进新生血管，胶原蛋白和肉芽组织的形成，具有显著的促进创面修复效果。此外，基于本工作我们相信中草药和微针的结合将有利于中草药和中医在世界范围内的发展和推广。

Fig. 1. Schematic diagram showing the application of CHMN patch derived from the extractives of Chinese herbs for wound healing.

通过将叶片揉捏和过滤，从腐婢叶片获得了新鲜的汁液(Fig. 2），然后将积雪草酸溶液和草木灰溶液添加到汁液中并完全混合，静置后即可形成凝胶(Fig. 3）。CHMN的制备是通过传统的微成型技术制造的。将混合溶液转移到硅模具中，然后进行离心处理以将溶液沉积到微腔中以进行固化。之后，小心地从模具中分离出来，得到翠绿色的CHMN补片(Fig. 4）。

Fig. 2. Process of the extraction of sap of Premna microphylla leaves: (a) fresh leaves of Premna microphylla; (b) fresh leaves treated with boiled water; (c) kneading the leaves; (d) mixture solution obtained by kneading; (e) filtration of the mixture solution by gauze; (f) clear fresh sap.

Fig. 3. “Guanyin tofu” solidified by plant ash: (a) scheme of the solidification of pectin induced by calcium ions; (b) clear plant ash solution obtained by burning hay and filtering; (c) “Guanyin tofu” solidified by adding plant ash solution into the fresh sap.

Fig. 4. Fabrication and characterization of the CHMN patch: (a) scheme of the fabrication process for CHMN; (b) digital photograph of the CHMN patch; (c) micrograph of the CHMN patch; (d) SEM image of the CHMN; (e) magnified SEM image of the individual MN. Scare bars are 5 mm, 500 µm, 500 µm and 100 µm in (b-e), respectively.

由于整个补片由中草药成分构成且添加了积雪草酸，CHMN补片具有良好的生物相容性和优异的抗菌性能（Fig. 5）。

Fig. 5. Biocompatibility and antibacterial assays of the CHMN patch: (a, b) NIH-3T3 cells co-cultured with CHMN3 and CHMN5 at day 1 (a) and day 2 (b), cultured in a microplate as control; (c) MTT assay of NIH-3T3 co-cultured with CHMN; (d, e) antibacterial ability of CHMN3 and CHMN5 testified by co-culture with E. coli (d) and S. aureus (e), PBS solution chosen as control; (f) the corresponding statistics of bacterial survival rate.

此外，CHMN补片可以有效促进创面修复，并且具有抑制炎症反应，促进胶原沉积和促进新生血管的功效（Fig. 6和Fig. 7）。

Fig. 6. (a) Representative images of the wounds from day 0 to day 9 with different treatment. (b) Wound repair rate characterized by wound area from day 0 to day 9. (c) H&E staining of wounds with different treatment at day 9. (d) Quantitative analysis of granulation tissue thickness at day 9. **p < 0.01, ns: not significant. Scale bars are 5 mm in (a) and 1 mm in (c), respectively.

Fig. 7. Characterization of proinflammatory factors, collagen deposition, and neovascularization: (a) immunostaining of IL-6 at granulation tissues in different groups; (b) collagen deposition analyzed by Masson’s trichrome staining after 9 days; (d) double immunofluorescence staining (CD31 and α-SMA) for neovascularization in different groups. Scale bars are 100 μm.

综上所述，我们开发了一种基于两种中药的CHMN补片，具有促进伤口愈合的优异疗效。微针由简单物理方法获得的可固化的中草药汁液组成，不仅保留了中草药的活性，而且消除了复杂的化学处理所引起的副作用。此外，通过整合从积雪草中提取的积雪草酸，CHMN在抗菌，抑制炎症，胶原蛋白沉积，血管生成和组织重建方面具有出色的性能。这些功能使CHMN补片在临床伤口愈合方面具有巨大潜力。同时，中草药与先进技术的结合将促进中草药和中医在现代医学中的推广和发展。

02、论文第一/通讯作者简介

第一作者：池俊杰

博士、温州医科大学附属第一医院转化医学实验室，研究方向为微纳结构材料在创面修复中的作用研究。

通讯作者：赵远锦

博士、南京大学/鼓楼医院教授，博导，科技部重点专项首席科学家，国家“万人计划”科技领军人才，国家优青，英国皇家化学会(RSC) Fellow。工程院院刊Engineering 、 中 科 院 Science Bulletin 、 中 国 科 协Research、 Bioactive Materials、 Advanced Materials Technology、 Science China-Materials、 Bio-Design and Manufacturing等权威期刊的副主编或编委。主要从事组织工程与人造器官、仿生智能医用材料等研究，已发表 SCI 论文 262 篇，其中 104 篇IF 大于 10，论文 IF 之和大于 2620，被引用 9800 余次（ H 因子为 50）；第一作者/通讯作者论文包括 7 篇 Nature / Science 子刊、 5 篇 PNAS、以及 19 篇 IF 大于 20 的论文等；研究成果共申请专利 137 项，获授权 59 项，转让 2 项。

03、资助信息

上述研究工作得到了国家重点研究发展计划（2020YFA0908200），国家自然科学基金（52073060, 61927805, 22002018），江苏省自然科学基金（BE2018707）及深圳基础研究项目（JCYJ20190813152616459）支持。

04、原文信息

Junjie Chi, Lingyu Sun, Lijun Cai, Lu Fan, Changmin Shao∗, Luoran Shang∗, Yuanjin Zhao∗. 

Chinese herb microneedle patch for wound healing. 

Bioactive Materials 6 (2021) 3507-3514.