2.1   AuNPs-NDs的大小及微观结构   NDs和AuNPs-NDs的粒径大小分别为246.2，276.7 nm，二者分布指数均小于0.3，显示其具有较好的分散性，见图1A、B；二者的平均Zeta电位分别为-12.0，-7.05 mV，见图1C、D。一般认为Zeta电位的绝对值越高，体系越稳定。透射电镜下观察可见，NDs和AuNPs-NDs均呈典型的壳-核结构，粒径大小与动态光散射检测一致，镜下可见AuNPs-NDs内成功包载的金纳米粒子，见图1E-G；图1H为超声辐照后AuNPs-NDs迅速膨胀破裂，并在相变过程中将负载的金纳米粒子释出的过程。



2.2   金纳米粒子的紫外吸收光谱及包封率   紫外吸收光谱显示，金纳米粒子在522 nm处有明显的特征吸收峰，且随质量浓度的增大而升高，见图2A。选择吸光度值为0.1-0.6的点绘制标准曲线，计算得出AuNPs-NDs中金纳米粒子的包封率为(90.05±0.28)%。图2B中AuNPs-NDs在522 nm处出现了与金纳米粒子相似的吸收峰，进一步证明了金纳米粒子被成功包载，NDs呈一条平滑的曲线；图2C表明合成的AuNPs-NDs在7 d内的粒径大小变化不大。



2.3   AuNPs-NDs的相变过程观察结果   共聚焦显微镜下观察可见AuNPs-NDs显示为均匀的红色荧光，当未受到超声激励时其内径尺寸约为260 nm；超声辐照(1 MHz，1 W/cm2)1 min后，纳泡开始膨胀可达微米级，核结构中空，壳结构显示为清晰的红色荧光，持续照射3 min后纳泡破裂，见图3。




2.4   水凝胶支架的渗透性及超声辐照对金纳米粒子播散的影响   在1 μm荧光微球的渗透性实验中，两组内部显示为均匀的蓝色荧光，见图4A。AuNPs-NDs@gel组各个时间点的渗透性均大于PDA@GelMA组(P < 0.05)，20 h后达到渗透平衡，见图4B。



近红外热成像结果显示，实验组和对照组激光辐照10 min后的表面最高温度分别达36.5，36.6 ℃，说明较低质量浓度的金纳米粒子不会引起温度的大幅度增加，但实验组相较对照组表现出更均匀的温度分布，反映出更均匀的播散效果，见图5。




2.5   AuNPs-NDs和AuNPs-NDs@gel的生物相容性评价   将L929细胞分别与不同质量浓度的AuNPs-NDs孵育12 h和24 h，细胞存活率均> 90%。在相同AuNPs-NDs质量浓度条件下，孵育12 h与孵育24 h之后的细胞存活率比较差异无显著性意义(P > 0.05)，当AuNPs-NDs质量浓度达6.0 mg/mL时，孵育24 h与孵育12 h相比细胞活力显著下降(P < 0.05)；在相同时间条件下，AuNPs-NDs质量浓度低于1.0 mg/mL时细胞存活率与对照组比较差异无显著性意义(P > 0.05)，大于此质量浓度后细胞活性开始下降，但总体存活率均> 85%，见图6A、B。
水凝胶支架的细胞相容性通过Live/Dead染色观察L929细胞的生长活性进行评价。培养24 h后，如图6C-K结果所示，水凝胶支架及其降解产物对L929细胞没有显示出明显的毒性，并且低强度脉冲超声+AuNPs-NDs@gel组还表现出更少的凋亡细胞。




2.6   水凝胶支架的形貌观察   扫描电镜观察PDA@GelMA和AuNPs-NDs@gel的微观结构，见图7。两种材料截面均为多孔网状结构，孔隙呈类圆形，AuNPs-NDs@gel还可在较大孔内见到小孔分布。PDA@GelMA和AuNPs-NDs@gel的孔径大小分别为(73.24±16.26)，(76.05±16.26) μm，这可能源于交联密度增大导致的孔径减小；定量分析测定PDA@GelMA的孔隙率为(57.6±5.0)%，AuNPs-NDs@gel的孔隙率为(65.7±3.6)%，二者比较差异有显著性意义(P < 0.01)，说明低强度脉冲超声能够一定程度上提高水凝胶支架内部的孔隙率。



2.7   水凝胶支架的拉伸性能及流变学检测结果   见图8。



图8A显示，随振荡频率从0.1 rad/s增至100 rad/s时，PDA@GelMA和AuNPs-NDs@gel的储能模量(G’)数值都显示出小幅稳定增加，表明水凝胶支架稳定的力学性能。但15% GelMA的G’ 低于PDA@GelMA，这可能源于纯GelMA材料低交联密度所致其较差的力学性能，而PDA@GelMA则由于GelMA与PDA间形成的氢键及π-π键增加了交联密度，表现出更强的力学性能；AuNPs-NDs@gel的G’ 略高于PDA@GelMA，表现出更高的弹性模量，图8C、D展示了PDA@GelMA和AuNPs-NDs@gel良好的组织黏附性和延展性。
适配皮肤的支架材料需具备良好的延展性，因此有必要评估材料的拉伸性能。如图8B所示，AuNPs-NDs@gel相较PDA@GelMA显示出更好的延展性，二者拉伸断裂伸长率分别为122%，106%，优于人体皮肤的60%-70%[14]。AuNPs-NDs的添加使PDA@GelMA表现出更高的拉伸应力，这一结果与流变学相吻合，证明了其更优异的力学性能。
2.8   水凝胶支架的体外凝血性能检测结果   PDA@GelMA和AuNPs-NDs@gel组蒸馏水颜色均未发生明显变化，血液几乎均凝结于水凝胶上，而止血海绵组血块周边可见少量血液漫出，直观说明PDA@GelMA本身的凝血能力优于止血海绵，见图9A。凝血指数可反映材料的凝血性能，其值越小凝血性能越好。图9B是对材料凝血能力的定量分析，止血海绵的凝血指数为(75.3±1.81)%，PDA@GelMA的凝血指数为(40.83±2.06)%，AuNPs-NDs@gel组凝血指数为(37.64±1.16)%，3组间凝血指数两两比较差异有显著性意义(P < 0.01，P < 0.000 1)。




2.9   水凝胶支架的抗氧化性能检测结果   H2O2是慢性伤口中产生的重要活性氧。H2DCFDA具有细胞渗透性和不荧光性，当被细胞内H2O2激活时转化为荧光产物[12]。当在含有H2O2的培养基中培养时，细胞内H2O2水平升高；当加入AuNPs-NDs@gel并给予超声辐照时，细胞内H2O2水平较H2O2组显著降低(P < 0.001)，见图10，证明超声响应后水凝胶支架内金纳米粒子的释放发挥了抗氧化效能。



2.10   水凝胶支架的抗菌性能检测结果   AuNPs-NDs@gel发挥抗菌效能主要源自金纳米粒子的释放。实验组仅有少量菌落生长，对照组对菌落生长抑制不明显，见图11A-C；实验组经超声辐照后对金黄色葡萄球菌的抑菌率平均为83.17%，大于对照组(P < 0.001)，见图11D，对照组表现出的抗菌作用可能源于少量未被包载的金纳米粒子。为了更好地评估AuNPs-NDs@gel的杀菌性能，可通过测量600 nm处细菌的吸光度值表征，见图11E。最小抑菌浓度测定结果显示，与PDA@GelMA相比，AuNPs-NDs@gel在超声辐照后的吸光度值显著降低，最小抑菌浓度为 6.5 μg/mL。结果表明AuNPs-NDs@gel具有良好的杀菌效能。

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皮肤作为人体最大的器官是递送药物发挥局部或全身效应的重要途径，然而其天然屏障功能阻碍了大多数药物以治疗剂量发挥效应[1]。金属基纳米载体介导的药物传递系统已被证实能够提高经皮药物递送的效率。其中，金纳米粒子因具有良好的生物相容性、较小的粒径、可调的形貌、易于表面功能化和光热转换效能等独特优势，可被用作药物传递载体、诊断及治疗药物[2]。 
金纳米粒子可作用于皮肤角质层微结构并通过细胞间通道穿透真皮层[3]，虽然在给药初始阶段其结构通常稳定，但在后续过程中往往会发生聚集现象，特别是在皮肤褶皱处形成的聚集物不易穿透皮肤[4]。此外，小粒径的金纳米粒子常以溶液或胶体的形式存在，难以实现针对特定部位发挥疗效，降低了金纳米粒子的递送效率，阻碍其发挥生物学效应。 
已有研究证实，相变纳米液滴与水凝胶复合材料能够通过低强度脉冲超声产生的声致相变效应实现局部药物的按需释放[5-6]；此外，超声还可增强分子、纳米颗粒和药物经表皮向真皮层的渗透，并促进它们在组织内的均匀分布[7]。
基于此，此次研究旨在开发一种有效的金纳米粒子/水凝胶递送系统，通过结合相变纳米液滴和具有生物黏附性的水凝胶材料提高金纳米粒子在体内的递送效率，并利用低强度脉冲超声产生的声致相变效应实现金纳米粒子在局部的按需释放，使金纳米粒子得到均匀的播散，进而增加局部的渗透性，充分发挥其生物学效能。研究还将关注相变纳米液滴联合低强度脉冲超声在优化水凝胶支架孔隙率、渗透性及力学性能方面的应用，研究结果为开发具有优异力学性能的经皮金纳米粒子递送平台提供理论依据。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

1.1   设计   材料及体外细胞学观察实验，组间比较采用单因素方差分析。
1.2   时间及地点   实验于2022年5月至2023年3月在武汉大学第一临床学院中心实验室完成。
1.3   材料
1.3.1   主要试剂与设备   聚乳酸-聚羟基酸共聚物(济南岱罡生物公司)；全氟戊烷(北京百灵威科技公司)；二氯甲烷、聚乙烯醇、异丙醇(上海阿拉丁生化科技公司)；金纳米粒子(0.5 mg/mL，南京基科生物公司)；盐酸多巴胺、甲基丙烯酸酐(美国Sigma公司)；甲基丙烯酸酰化明胶(methacrylic acid acylated gelatin，GelMA)、光引发剂LAP(苏州永沁泉智能设备公司)；Dil荧光染料、CCK-8试剂盒、活/死细胞染色试剂盒(美国Cytiva生物科技公司)；2，2-联苯基-1-苦基肼基清除能力检测试剂盒(中国Biosharp公司)；1 μm蓝色荧光微球(质量分数1%，中国瑞格生物有限公司)；金黄色葡萄球(S.aureus)、NA平板培养基(中国北纳生物公司)；超声波细胞破碎仪器(美国Sonics&Materials公司)；多通道超声辐照仪(重庆医科大学超声影像学研究所)；FD-1A-50冷冻干燥机(中国博医康仪器公司)；扫描电镜(英国Carl Zeiss公司)；透射电镜(日本电子公司)；万能试验机(Instalon5567，美国)；Discovery HR-20流变仪(TA，美国)。
1.3.2   实验细胞   小鼠成纤维细胞L929购自武汉普诺赛生命科技有限公司，接种于含非必需氨基酸、体积分数10%胎牛血清与1%青-链霉素的MEM培养基(完全培养基)。观察细胞融合至80%-90%时，用体积分数0.25%的胰蛋白酶消化，按1∶3-1∶4的比例传代。
1.4   实验方法   
1.4.1   超声响应性纳米金载体的构建与检测
含金纳米粒子相变纳泡的合成：利用双相乳化溶剂挥发法制备含金纳米粒子相变纳泡，命名为AuNPs-NDs。精确称取25 mg聚乳酸-聚羟基酸共聚物(50/50，Mw=12 000)，加入2 mL二氯甲烷常温溶解，随后冰浴条件下加入200 μL全氟戊烷；移取400 μL水溶性金纳米粒子(金纳米粒子抗菌安全剂量小于20×10-6[8])加入全氟戊烷/聚乳酸-聚羟基酸共聚物的混合溶液中，用超声波细胞破碎仪声振(参数：120 W；2 min 5 s间隔5 s；振幅100%)制成淡粉色初乳；将混合乳液转移至3 mL 5%聚乙烯醇中继续声振2 min，随后加入5 mL 2%的异丙醇溶液，置于磁力搅拌器中搅拌4 h，以使二氯甲烷充分挥发；将获得的悬浊液在4 ℃下12 000 r/min离心8 min，收集沉淀，超纯水重悬后梯度离心获取AuNPs-NDs。制备普通相变纳泡时将金纳米粒子替换为等体积的超纯水，命名为NDs。
AuNPs-NDs的表征：取适量NDs、AuNPs-NDs，加入2 mL超纯水充分溶解，利用动态光散射仪分析纳泡的粒径分布范围及电位大小；取约10 μL的NDs、AuNPs-NDs悬液滴加于铜网上，静置干燥后，在加速电压为80 kV的透射电镜下观察其形貌结构。
AuNPs-NDs紫外吸收光谱及包封率检测：利用紫外分光光度计分别检测NDs、AuNPs与AuNPs-NDs溶液在200-700 nm范围内的吸收光谱；将金纳米粒子配置为不同质量浓度后，以紫外分光光度计测量其吸光度值，取最大吸收峰处的吸光度值绘制成标准曲线，收集离心后的上清液检测吸光度值，计算包封率，包封率=(金纳米粒子投入量-上清液中金纳米粒子含量)/金纳米粒子投入量×100%。
低强度脉冲超声辐照与超声空化效应：为了更直观显示相变过程，制备纳泡时在加入全氟戊烷前加入2 μL DiI染料至二氯甲烷中，所得即为荧光纳泡。根据已报道低强度脉冲超声参数[9](使用频率：1.5 MHz；强度：30 mW/cm2；脉冲频率：1 kHz；占空比：20%)辐照，每隔1 min在荧光显微镜下观察相变时的形态变化。
AuNPs-NDs的体外安全性检测：利用CCK-8法检测AuNPs-NDs的细胞相容性。将L929细胞接种于含不同质量浓度[0(对照)，0.5，1.0，2.0，4.0 mg/mL] AuNPs-NDs的完全培养基中，空白孔只加入完全培养基无细胞，细胞数量为5 000个/孔，置于37 ℃、体积分数5%CO2中孵育。孵育12 h及24 h后，以PBS洗净酯酶，每孔加入300 μL CCK-8∶DMEM=1∶10的溶液，放入培养箱孵育2.5 h；随后每孔移取100 μL至另一个96孔板，立即用酶标仪测定在405 nm的吸光度值(A)，计算细胞存活率。细胞存活率(%)=(A纳泡-A对照)/(A纳泡-A空白)×100%。
1.4.2   复合水凝胶支架的合成及性能表征
负载AuNPs-NDs的复合水凝胶支架制备：分别配制质量分数40%的GelMA、质量分数2%的多巴胺、质量分数0.2%的NaOH和质量分数0.5%的LAP溶液，并按照1∶0.5∶0.1∶0.4的体积比混合，37 ℃下反应1 h使多巴胺充分氧化，随后使用35 mW/cm2强度的紫外线光交联150 s成胶，得到水凝胶支架聚多巴胺(Polydopamine，PDA)@GelMA。在紫外线光交联之前，向混合溶液中加入5 mg/mL AuNPs-NDs，混合均匀后使用35 mW/cm2强度的紫外线光交联150 s成胶，得到负载AuNPs-NDs的复合水凝胶支架，命名为AuNPs-NDs@gel。
水凝胶支架的渗透性检测：将PDA@GelMA和AuNPs-NDs@gel(超声辐照5 min后)浸入1 μm大小蓝色荧光微球溶液中，并在37 ℃下孵育，利用共聚焦显微镜分别观察不同时间点水凝支架内部荧光微球的渗透情况。
低强度脉冲超声辐照对金纳米粒子分布的影响：为了直观显示金纳米粒子在水凝胶内的分布，拟利用金纳米粒子的光热转换效能表征低强度脉冲超声辐照对其分布的影响。实验组取一定量的AuNPs-NDs@gel(超声辐照5 min后)，对照组将等量金纳米粒子混入PDA@GelMA内，两组均在808 nm近红外激光下采用文献报道的激光强度1.3 W/cm2辐照10 min[10]，用testo869每1 min记录一次样品表面温度。
扫描电镜观察水凝胶支架形貌：利用扫描电镜可以观察水凝胶支架的内部形态及结构，并对孔隙率进行定量分析。
-80 ℃条件下将制备好的PDA@GelMA、AuNPs-NDs@gel(超声辐照5 min后)冷冻过夜，随后冷冻干燥24 h，观测前用等离子溅射仪将样品喷金30 s。孔隙率=孔隙面积/总面积。
水凝胶支架拉伸性能检测：拉伸实验通过在万能材料试验机两端夹具间拉伸水凝胶支架实现，以获得PDA@GelMA、AuNPs-NDs@gel的拉伸性能。水凝胶支架样本的尺寸为4 mm×25 mm，加载速率为4 mm/min，直到样品完全断裂。在实验过程中记录了力-位移数据，并生成应力和应变曲线。
水凝胶支架流变性能检测：使用HR-2型流变仪表征甲基丙烯酸酰化明胶水凝胶、PDA@GelMA及AuNPs-NDs@gel的流变性能，样品直径25 mm、厚度2 mm，置于平行板间，温度25 ℃，间距1 000 μm，在10%应变和0.1-100 rad/s的振荡频率下进行频率扫描，应变扫描在0.1%-1 000%间进行，时间间隔为5 s，频率固定为1 Hz。测试过程中所有样品表面都涂上硅油，防止水分蒸发。
水凝胶支架的细胞相容性检测：利用活死细胞染色表征PDA@GelMA、AuNPs-NDs@gel的细胞相容性。将L929细胞接种于6孔板的盖玻片上，细胞接种密度为1×104/孔，培养至融合后分为PDA@GelMA组、AuNPs-NDs@gel组、低强度脉冲超声+AuNPs-NDs@gel组，每组将约100 μL固化后的对应水凝胶支架转移至孔中，每孔加入2 mL完全培养基，低强度脉冲超声+AuNPs-NDs@gel组同时给予超声辐照5 min。待细胞与材料共孵育24 h后，去除培养基，以PBS清洗3遍，取适量Calcein-AM和PI溶液加入孔板中，37 ℃避光孵育20 min，用荧光显微镜观察细胞存活情况。
水凝胶支架的体外凝血实验：体外凝血实验参考ZHANG等[11]研究中的方法实施。各实验组将等体积的止血海绵和冻干的PDA@GelMA、AuNPs-NDs@gel分别放入烧杯中，然后将50 μL含有乙二胺四乙酸二钾的SD大鼠全血(武汉大学人民医院动物实验中心提供)滴加在各样品表面，对照组将全血滴在烧杯中，各组均置于37 ℃培养箱中静置5 min，AuNPs-NDs@gel组同时给予超声辐照5 min，取出后向各烧杯加入适量蒸馏水，使未包埋的红细胞发生溶血。使用酶标仪检测烧杯中溶液在540 nm处的吸光度值，计算凝血指数。凝血指数(%)=A实验/A对照×100%。
水凝胶支架的抗氧化性能检测：利用水凝胶支架对过氧化氢(H2O2)的清除效果来评估其抗氧化性能，使用H2DCFDA活性氧荧光探针检测H2O2处理后细胞内的活性氧水平[12]。H2DCFDA探针在DMSO中配制成5 mmol/L的储备液，使用前用PBS稀释至5 μmol/L。将L929细胞按照1×104/孔的密度接种于24孔板内过夜，随后分3组培养：对照组加入完全培养基，H2O2组加入含0.4 mmol/L H2O2的完全培养基，实验组加入含0.4 mmol/L H2O2的完全培养基与约40 μL的AuNPs-NDs@gel(同时超声辐照5 min)。培养2 h后，去除水凝胶支架和含H2O2的完全培养基，将细胞置于含Hoechst33342溶液(10 μg/mL)中37 ℃孵育20 min，以PBS洗两三遍，然后荧光显微镜下观察成像。
水凝胶支架的抗菌性能检测：将1 mL的AuNPs-NDs@gel预聚物光固化后，经紫外灭菌处理后放入锥形瓶中，置于2 mL NA 培养基中摇床培养24 h (37 ℃，120 r/min)，制备材料浸提液。①将200 μL金黄色葡萄球菌菌液(105 CFU/mL)置于平板内，涂布均匀，分3组培养：空白对照组加入1 mL的NA培养基，对照组加入1 mL材料浸提液，实验组加入1 mL的材料浸提液(同时给予超声辐照5 min)。培养24 h后观察抑菌效果，拍照记录，并计算抑菌率。②采用肉汤稀释法测定低强度脉冲超声辐照响应下金纳米粒子释放的最小抑菌浓度[13]：将100 μL不同质量浓度(5-1 000 μg/mL)的水凝胶支架(AuNPs-NDs@gel、PDA@GelMA)预聚物溶液分别加入到96孔板内，随后每孔加入100 μL的 S.aureus菌液(浓度为1×106 CFU/mL)，使菌液最终浓度为1×105 CFU/mL，其中部分加入AuNPs-NDs@gel孔给予低强度脉冲超声辐照5 min。37 ℃孵育18 h后，利用酶标仪检测600 nm处的吸光度值，确定最小抑菌浓度。
1.5   主要观察指标   AuNPs-NDs@gel的微观结构、孔隙率、拉伸性能、流变性能、细胞相容性、体外止血性能、抗氧化及体外抗菌性能。
1.6   统计学分析   所有数据采用Graphpad Prism 9软件进行统计学分析，实验数据采用x±s表示，组间比较采用单因素方差分析，率的比较用卡方检验，P < 0.05差异有显著性意义。采用Origin 2021和Image J软件进行绘图及定量分析。该文统计学方法已经武汉大学人民医院周青审核。

用于局部或全身的经皮给药系统能够有效避免药物的首过效应[15]，提供一种无创可控的给药方式。诸多方法已被用来增强药物的皮肤渗透性，如离子导入法、微针和热消融[16]，虽然能有效递送药物，但它们对皮肤的刺激和损伤不可控；此外，这些方法通常依赖于使用有毒分子，会造成皮肤屏障功能的损害。因此，选择一种高效、低毒的经皮给药方法对于提高体内疗效至关重要。
金纳米粒子具有尺寸小、一般无毒、易于功能化和高表面体积比等优点[17]，是局部给药系统的有效选择。此外，带正电的金纳米粒子能通过细胞旁和跨细胞途径渗透皮肤，而无明显毒副作用，但带正电的金纳米粒子暴露于皮肤后更容易产生聚集，这与皮肤中释放出来的带负电荷的蛋白有关[18]，因此需要引入分散性更好、更稳定的载体实现金纳米粒子的有效经皮递送。超声波能够通过微气泡的空化效应将颗粒簇分散成单个颗粒，使反应物中的纳米材料得到高度分散，提高反应物的接触效率[19]。ANIRUDHAN等[20]将双氯芬酸钠与金纳米粒子偶联后装载于碳纳米管中，并结合电穿孔技术增效经皮药物递送，但因涉及电流和电场以及可能会引发疼痛不适，其安全性远不如运用低强度超声[21]。此次研究将金纳米粒子和全氟戊烷共封装在具有良好的生物相容性和可降解性的聚乳酸-聚羟基酸共聚物外壳内，利用低强度脉冲超声实现金纳米粒子的控释。聚乳酸-聚羟基酸共聚物可用于递送蛋白、肽类和各种抗癌药[22-23]，同时具有优异的机械性能，对温度和剪切应力不敏感，能够保护内部全氟戊烷在无超声激励时不相变[24]，避免药物的过早释放。动态光散射结果显示合成的相变纳米液滴粒径分布均匀，且具有较好的稳定性，金纳米粒子的包封率可达90%以上，CCK-8实验结果显示构建的超声响应纳米金载体(< 6 mg/mL)不会明显影响细胞生长增殖和黏附。
研究表明，小于4 nm的金纳米粒子极易穿透完整的皮肤，4-20 nm能穿透完整的皮肤，再大粒径的金纳米粒子只能穿透受损的皮肤或不能渗透皮肤[25]。此外，相比于较大粒径的金纳米粒子，超小粒径的金纳米粒子在皮肤上的形态更多呈现为溶液[26]，难以局限在特定部位发挥效应，如骨关节炎的治疗通常不在平面发挥疗效，故需要利用超声促进金纳米粒子分散性的同时，提供一种具备良好延展性和黏附性的载药平台，以实现在非平面经皮递送金纳米粒子。目前，水凝胶支架已成为药物递送和组织工程等生物医学应用中有潜力的平台。CHANDAN等[27]的研究表明，在水凝胶中掺入微泡可用于组织工程中药物的精准递送。RAHALI等[28]将微泡掺入GelMA支架内，结果显示纳米液滴的加入能在不影响支架刚度的情况下增加其弹性。这些研究说明，超声和微泡结合能实现药物递送的同时可改善水凝胶支架的机械性能。此次研究运用现有的方案在GelMA前驱体溶液中添加PDA[29]，制备具有一定拉伸性能和黏附强度的PDA@GelMA。低强度脉冲超声辐照AuNPs-NDs@gel后，扫描电镜观察到材料原本的孔隙内可见直径约2 μm的微孔，证明超声辐照增加材料孔隙率的可行性，这可能源于纳米液滴在超声激励下变成微米级气泡，直径达原来的5倍多，能够有效避免凝胶化后塌陷，并形成均匀的多孔结构。渗透实验结果显示，经过超声辐照处理的材料渗透性明显提高，这也归因于超声辐照使材料孔隙率增加。光热成像显示相变纳米液滴包载后的金纳米粒子得到更均匀的播散，这种优势可能源于将金纳米粒子包载在纳米液滴内，超声辐照产生声致相变效应，微泡破裂瞬间释放金纳米粒子的同时促进材料内部微孔的连接，使得金纳米粒子分散更均匀，这与ALIABOUZAR等[30]发现微泡的加入能使凝胶内部的细胞更均匀播种的结果一致。相比之下，单独掺入金纳米粒子可能易发生团聚，影响播散效果。材料的力学性能测试结果显示，纳泡的掺入能够提高材料的弹性模量和断裂伸长率，优于人体皮肤的60%-70%[14]，这可能是空化核体积快速膨胀和压缩的过程改善了水凝胶支架内部交联程度，产生更均匀的交联密度。体外凝血实验结果显示，止血海绵的凝血指数值约为PDA@GelMA水凝胶的1.3倍，而AuNPs-NDs@gel组超声辐照后止血性能略增加，可能是材料孔隙率的增加进一步提高了其对红细胞和血小板的吸附力，从而达到快速止血。
除了作为药物载体外，金纳米粒子还可作为治疗剂。HAMEED等[31]强调，即使在较低的浓度下金纳米粒子也可作为一种较好的抗菌剂。金纳米粒子已被美国食品与药品管理局批准用于治疗类风湿性关节炎[32]。CHI等[33]证明了金纳米粒子介导的光动力治疗具有抗皮肤鳞状细胞癌的效果。此次研究探索了AuNPs-NDs@gel的抗S.aureus作用，实验结果显示材料主要通过超声响应后释放的金纳米粒子发挥抗菌作用，可能是低强度脉冲超声的声微流效应提高了细菌胞壁的通透性，使其与金纳米粒子更好地接触。此次研究还进行了细胞内活性氧检测，结果显示金纳米粒子由超声激励释出后具有清除胞内H2O2的抗氧化性能。这种超声优化的金纳米粒子递送平台所具备的止血、抗菌和抗氧化效能，表明其还具有作为皮肤贴剂促进伤口愈合的潜能。
此次研究利用超声的乳化作用成功制备了分散性良好的超声响应性纳米金载体，将其负载至黏附性的水凝胶支架内，随后利用低强度脉冲超声实现金纳米粒子局部控释的同时，充分发挥超声声致相变效应优化水凝胶支架的孔隙率、渗透性及力学性能，为开发具有优异力学性能的高效金纳米粒子经皮递送平台奠定了基础。得益于金纳米粒子的生物学效应，这种金纳米粒子经皮给药平台还表现出一定的抗氧化和抗菌效能，为开发多功能经皮贴剂治疗皮肤疾病提供了理论基础。研究的局限性在于需进一步验证这种超声优化的金纳米粒子经皮递送系在体的给药效率，并探索超声增效金纳米粒子表皮渗透性的机制，以期开发一种高效的超声响应性经皮给药贴剂用于药物递送和组织工程。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

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文题释义：

超声声致相变效应：是超声波在介质中传播时产生的一种特殊效应，即声致液滴蒸发效应。该效应指的是超声波作用下液体微滴或微泡发生相变，从液态转变为气态的动态响应过程。这种相变导致微滴或微泡快速膨胀和破裂，释放出高速气体或液体颗粒，产生强烈的声反射和散射信号。声致相变效应是重要的超声物理现象之一，在超声成像、治疗和药物传递等领域具有重要应用。
超声响应性纳米载体：是一种能够在超声波的空化和机械作用刺激响应下将内部装载的金纳米粒子释出发挥效应的纳米级声学液滴，相较于微气泡能以更高的效率提高药物在体内的累积及控释，同时促进药物或目的基因在细胞内的运输。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

此次研究运用低强度脉冲超声和相变纳米液滴实现金纳米粒子的经皮递送，同时将具有载药量大、透皮性能及生物相容性好的水凝胶支架作为载体材料，这种支架可通过超声辐照的方式，实现金纳米粒子在特定部位高效、可控的释放。低强度脉冲超声产生的声致相变效应使金纳米粒子在水凝胶中均匀分散，使其更容易透过皮肤屏障。此外，研究还探索了低强度脉冲超声结合相变纳米液滴对水凝胶支架力学性能的优化作用，使其作为皮肤贴剂表现出更优异的机械强度，以保护组织免受二次损伤。创新性在于利用低强度脉冲超声同时优化了金纳米粒子的递送和水凝胶力学性能。该研究具有潜在的医学应用前景，可用于肿瘤、皮肤病治疗和组织工程等领域，并为金纳米粒子在经皮递送领域的应用带来了新的可能性，对于优化药物输送和治疗效果具有重要意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

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