关键词：明胶、α-硫辛酸、EDC、NHS、乙醇、吲哚美辛、3-氨基苯硼酸、三乙胺、DMF以及天然多酚

Photoinitiator-free gelatin hydrogel microneedles for acute gouty arthritis treatment

Science Advances，23 Sep 2026，Vol 12, Issue 39

DOI: 10.1126/sciadv.aei6340

一、研究背景

当前主流光交联水凝胶微针多采用明胶甲基丙烯酸甲酯（GelMA）体系，其光固化过程必须添加外源性光引发剂，然而残留的光引发剂分子易诱导细胞毒性、局部炎症刺激等安全风险，对微针的体内生物应用形成了显著制约。因此，开发无需外加光引发剂的光交联微针材料，是提升微针生物安全性的关键研究方向。本研究通过硫辛酸对明胶进行改性，制备得到硫辛酸改性明胶（GelLA），依托分子自身的光化学反应实现无引发剂光交联，进而制备负载多酚-吲哚美辛纳米颗粒的可溶性微针。该微针可穿透皮肤角质层，在皮下实现快速溶解释药，并通过动物模型验证其对急性痛风性关节炎的抗炎疗效，旨在为炎症性关节疾病的局部微创治疗提供新型材料思路。

二、实验部分

1、GelLA 的合成与微针制备

通过明胶与硫辛酸（LA）发生酰胺化反应，制备硫辛酸改性明胶GelLA；将天然多酚与吲哚美辛共组装得到载药纳米颗粒（NPs），将纳米颗粒均匀分散于GelLA水溶液后注入微针模具，在光照条件下实现无外源引发剂的原位光交联，脱模后得到载药GelLA水凝胶微针。通过调控GelLA固含量，制备得到具有不同力学性能的微针阵列。

2、材料与微针表征

采用扫描电子显微镜（SEM）观察微针阵列形貌与针尖结构，并测量微针高度；采用万能材料试验机测试不同GelLA浓度、不同载药含量下微针的压缩力学性能；考察微针的溶胀行为与皮肤穿透能力；通过细胞实验评估GelLA与GelMA水凝胶的细胞活力，对比两种材料的生物相容性；采用荧光染色法观察微针刺入离体皮肤后的溶解动力学过程。

3、体内抗炎评价

构建大鼠急性痛风性关节炎模型，将载药GelLA微针贴敷于关节局部皮肤，给药后监测关节肿胀程度，检测关节组织内IL-6、TNF-α、IL-1β等促炎因子水平，评价该微针给药系统的体内抗炎效果。

三、结果与讨论

SEM表征结果显示，GelLA微针阵列结构完整，针尖形貌尖锐，可制备高度范围为670~736 μm的微针，满足皮肤角质层穿透的需求。力学测试结果表明，微针的压缩强度可通过GelLA浓度与纳米颗粒添加量进行调控，且随聚合物浓度升高，微针力学强度显著提升，可保证穿刺过程中不发生断裂。离体皮肤渗透实验证实，该微针能够有效刺入皮肤，刺入后可在皮下微环境中快速溶胀降解，数分钟内即可释放负载的吲哚美辛纳米颗粒。

细胞实验结果证实，不含光引发剂的GelLA水凝胶细胞存活率显著高于GelMA体系，该材料有效消除了外源光引发剂的细胞毒性，生物安全性得到显著提升。体内动物实验结果表明，载药GelLA微针经皮给药后可快速释放吲哚美辛，显著降低关节局部促炎因子分泌，有效缓解单钠尿酸盐晶体诱导的关节肿胀，抑制局部炎症反应。

本体系的创新点在于利用硫辛酸改性明胶实现无引发剂光交联，规避了传统光固化微针的引发剂残留毒性问题；同时该微针基质可实现快速溶解，完成药物的局部递送。但本体系仍存在一定局限，例如载药纳米颗粒在微针基质中的长期储存稳定性有待进一步优化。

四、结论

本研究成功构建了无引发剂光交联的GelLA水凝胶微针系统，负载天然多酚-吲哚美辛自组装纳米颗粒用于急性痛风性关节炎的局部治疗。GelLA微针力学性能可调，可有效穿透皮肤角质层，具有优异的生物相容性；微针贴敷后可快速溶解释放药物，在痛风关节炎模型中有效抑制关节炎症。该无引发剂光交联微针体系安全微创、给药便捷，为痛风及其他局部炎症疾病的经皮治疗提供了新的材料平台。

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