倪鈞鈞，郭亮，王素音，朱娜，趙婧，靳國瑞

皮膚是身體與外界環(huán)境的保護(hù)屏障，也是人體最大的器官。在深度損傷和燒傷的情況下，皮膚愈合過程并不充分，從而導(dǎo)致慢性傷口最終可能導(dǎo)致截肢和死亡。從人口統(tǒng)計(jì)學(xué)角度看，慢性傷口和愈合障礙患者的數(shù)量逐漸達(dá)到流行病的比例，并將在人類健康和經(jīng)濟(jì)方面造成更大的負(fù)擔(dān)[1-2]。傳統(tǒng)的傷口治療策略是通過外科手術(shù)進(jìn)行皮膚移植，任何直徑超過 4 cm 的全層皮膚缺損都需要移植治療，但可供移植的健康皮膚組織供應(yīng)不足，臨床治療深度皮膚損傷仍存在挑戰(zhàn)。組織工程皮膚是將細(xì)胞與支架材料結(jié)合，制成具有生物活性的人工皮膚替代物以實(shí)現(xiàn)皮膚修復(fù)、再生或替代的一種治療方法[3]。組織工程皮膚可作為傷口床的臨時(shí)保護(hù)層，從而保護(hù)受損區(qū)域免受液體流失和污染，并通過促進(jìn)傷口處細(xì)胞因子和生長因子的釋放加速傷口愈合過程[4]。但現(xiàn)有的組織工程皮膚仍存在一定的局限性，如血管生成減少、機(jī)械完整性差、結(jié)疤和免疫排斥。由于無法再生成血管，組織工程皮膚替代品中的細(xì)胞會(huì)死亡并從宿主組織中脫落，導(dǎo)致其使用壽命短并且無法與宿主組織更好融合。再生醫(yī)學(xué)將生物材料、干細(xì)胞和活性物質(zhì)結(jié)合，在體內(nèi)通過某種作用機(jī)制，改變病損組織、器官局部的微環(huán)境，激活自身（局部或全身）的修復(fù)機(jī)制，達(dá)到組織器官結(jié)構(gòu)、形態(tài)的再生以及功能恢復(fù)的目的。皮膚再生中常用的活性物質(zhì)包括小分子藥物、生物源材料以及氣體信號(hào)小分子等[5-6]，有望更好地治療皮膚損傷。再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的一種有效策略是結(jié)合使用生物材料、干細(xì)胞，以及控制保護(hù)性分子一氧化氮（nitric oxide，NO）的釋放，可以克服單一組成部分的局限性，顯著改善組織再生效果。

有證據(jù)表明可擴(kuò)散的自由基氣體小分子 NO 在人體的許多生理和病理過程中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用[7-9]。NO 可由皮膚組織中的幾種細(xì)胞產(chǎn)生，在整個(gè)皮膚的不同細(xì)胞中充當(dāng)自分泌和旁分泌媒介[10]。干細(xì)胞受局部 NO 釋放的刺激，可以分泌出促進(jìn)再生和免疫調(diào)節(jié)的因子，從而為組織修復(fù)創(chuàng)造一個(gè)有利的微環(huán)境[11-12]。內(nèi)源性 NO 的合成被證實(shí)可增強(qiáng)血管平滑肌細(xì)胞內(nèi)血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）的表達(dá)，促進(jìn)血管新生，這是受損組織再生不可或缺的過程[13]。另一方面，人成纖維細(xì)胞中的NO 合成可減少傷口愈合早期炎癥階段、后期增殖和組織重塑階段的生理病理后遺癥[14]。然而，NO 在體內(nèi)會(huì)被快速清除、降解，甚至產(chǎn)生急性毒性。

多種 NO 供體如偶氮二醇烯鎓類（N-diazeniumdiolates，NONOates）和 S-亞硝基硫醇類（S-nitrosothiols，SNO）被開發(fā)出來用于 NO 的遞送。目前已報(bào)道的相關(guān)綜述關(guān)注了NO 供體在癌癥治療、組織修復(fù)、殺菌抗炎等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用[8,15-20]。但是，NONOates 和 SNO 這些供體在體內(nèi)酸性環(huán)境或谷胱甘肽（glutathione，GSH）作用下會(huì)自發(fā)釋放NO，導(dǎo)致 NO 在體釋放可控性差，存在 NO 濃度不可控引起副作用的風(fēng)險(xiǎn)。因此，精確調(diào)控 NO 釋放成為實(shí)現(xiàn) NO有效調(diào)節(jié)皮膚再生修復(fù)的關(guān)鍵。有機(jī)光控釋放 NO 的分子具有良好的 NO 供體穩(wěn)定性及生物相容性，可實(shí)現(xiàn)時(shí)空調(diào)控 NO 釋放，有望實(shí)現(xiàn)基于 NO 的皮膚再生及修復(fù)的精準(zhǔn)調(diào)控。目前，有機(jī)光控釋放NO 分子及其在皮膚組織再生中的應(yīng)用尚未見相關(guān)綜述報(bào)道。為此，本綜述總結(jié)了有機(jī)光控釋放 NO 分子，介紹了 NO 釋放機(jī)制以及在皮膚再生中的應(yīng)用。

1 NO 調(diào)節(jié)皮膚再生

皮膚傷口愈合過程分為四個(gè)階段：止血期（傷后 0 到幾小時(shí)）、炎癥期（1～3 d）、增殖期（4～21 d）和重塑期（21 d～1 y）[21]。NO 可通過引起血管擴(kuò)張，促使傷口炎癥細(xì)胞浸潤。其次，NO 抑制了血小板的聚集。NO 還可以通過與超氧自由基反應(yīng)產(chǎn)生更具毒性的過氧亞硝酸鹽（ONOO-）和羥基自由基（·OH）以殺死病原體[22]。圖1 顯示了 NO 在傷口愈合每個(gè)階段發(fā)揮的作用及相應(yīng)的濃度變化。

圖1 NO 在傷口愈合各個(gè)階段的作用（在最初的損傷后 1～5 d 的炎癥階段 NO 濃度達(dá)到高峰，并隨著愈合過程向增殖和重塑的方向發(fā)展而逐漸下降）[22]

炎癥期在傷口形成后立即啟動(dòng)，在急性傷口可持續(xù)數(shù)小時(shí)至數(shù)天，在慢性傷口可持續(xù)數(shù)周甚至數(shù)月。研究表明，高水平的 NO 具有促炎作用。在修復(fù)的炎癥階段，傷口邊緣增生的角質(zhì)細(xì)胞以及少量傷口成纖維細(xì)胞可表達(dá)誘導(dǎo)型NO 合成酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）[11]。NO 可以誘導(dǎo)創(chuàng)傷部位的細(xì)胞產(chǎn)生炎癥因子，包括 IL-8 和轉(zhuǎn)化生長因子-β1 以招募單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞。傷口部位浸潤的各種白細(xì)胞作為 iNOS 的主要來源，會(huì)被激活并開始產(chǎn)生腫瘤壞死因子-α 和 IL-1，這兩種物質(zhì)與傷口的愈合密切相關(guān)[23]。如果阻斷皮膚中 NO 的產(chǎn)生，炎癥反應(yīng)就會(huì)減輕。另一方面，NO 具有抗菌特性，在傷口處的殺菌、限制病原體擴(kuò)散作用可為隨后的增殖期創(chuàng)造良好的條件。NO的抗菌能力取決于其濃度，在低濃度下，NO 可作為一種強(qiáng)效免疫刺激分子介導(dǎo)白細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的活化發(fā)揮其抗菌作用。隨著 iNOS 激活后 NO 濃度的增加，NO 固有的抗菌特性開始發(fā)揮作用。研究表明，iNOS 缺陷小鼠無法抑制李斯特菌的增殖，接種李斯特菌的 iNOS 缺陷小鼠其致死率至少是野生型小鼠的 10 倍[24]。

增殖期開始于皮膚創(chuàng)傷后 48 h 內(nèi)，持續(xù) 2～3 周，由角質(zhì)細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞主導(dǎo)完成再上皮化和形成肉芽組織。再上皮化的形成基于角質(zhì)細(xì)胞的增殖、遷移與分化。NO 可以濃度依賴的方式促進(jìn)創(chuàng)面邊緣角質(zhì)細(xì)胞的增殖。Krischel 等[25]將角質(zhì)細(xì)胞與不同濃度的 NO 供體分子共培養(yǎng)。NO 供體分子二亞乙基三胺/一氧化氮加合物（diethylenetriamine/nitric oxide adduct，DETA/NO）和 S-亞硝基-N-乙?；?DL-青霉胺（S-nitroso-N-acetyl-DL-penicillamine，SNPA）在細(xì)胞內(nèi)酶降解后可生成 NO，或可在水溶液中自發(fā)釋放 NO。2 mmol/L 的 DETA/NO 每分鐘可產(chǎn)生6.6 μmol/L 的 NO，每摩爾 DETA/NO 可釋放 2 mol NO，而 SNPA 釋放 NO 的比例為 1:1，盡管 SNPA 的實(shí)驗(yàn)濃度更高，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同。結(jié)果表明，角質(zhì)細(xì)胞對(duì) NO 的反應(yīng)是雙相的。在 0.01～0.25 mmol/L 的低濃度 NO 范圍內(nèi)，角質(zhì)細(xì)胞增殖速度加快；而在 > 0.5 mmol/L 時(shí)，出現(xiàn)細(xì)胞增殖抑制。相反的，細(xì)胞角蛋白 6 的表達(dá)在較低 NO供體濃度下減少，而在較高濃度下增加，表明高濃度的 NO會(huì)誘導(dǎo)角質(zhì)細(xì)胞分化。

而肉芽組織的形成主要源于內(nèi)皮細(xì)胞與成纖維細(xì)胞的增殖以及新血管的形成。體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，內(nèi)皮型 NO合成酶（endothelial nitric oxide synthases，eNOS）被激活并形成 NO 可觸發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞的遷移、增殖和分化來促進(jìn)肉芽組織的形成[26]，并介導(dǎo) VEGF 的產(chǎn)生從而促進(jìn)血管生成[11]。eNOS 參與了修復(fù)過程中毛細(xì)血管向傷口部位的生長，而eNOS 缺陷的小鼠血管通透性和血管生成明顯降低[26]。Shi等[27]發(fā)現(xiàn) iNOS 敲除會(huì)影響成纖維細(xì)胞的增殖效率。Krischel 等[25]獲得相似結(jié)論，當(dāng) NO 的濃度 > 0.25 mmol/L時(shí)，成纖維細(xì)胞增殖受到明顯抑制。

重塑期主要通過形成以膠原為主的瘢痕組織以保護(hù)傷口。膠原合成和基質(zhì)重塑是成纖維細(xì)胞的關(guān)鍵功能，在傷口愈合中起著關(guān)鍵作用。與正常皮膚成纖維細(xì)胞相比，傷口成纖維細(xì)胞表現(xiàn)出增殖能力下降，膠原合成增強(qiáng)，基質(zhì)收縮增強(qiáng)。Shi 等[27]使用 NO 供體 SNPA 將 NO 添加到成纖維細(xì)胞中共培養(yǎng)，當(dāng)外源提供的 NO 濃度增加，膠原合成明顯增加。野生型成纖維細(xì)胞在 50 μmol/L SNPA 的添加下達(dá)到膠原合成峰值，而 iNOS 敲除的成纖維細(xì)胞對(duì)外源添加的 NO 更為敏感，膠原合成在 25 μmol/L SNPA 的添加下達(dá)到最大值。但較高濃度的 SNPA 添加也會(huì)抑制兩種類型細(xì)胞的膠原合成。

應(yīng)用 NO 供體外源添加 NO 的目的主要是為了模仿iNOS 的作用，即可在較長的時(shí)間內(nèi)合成大量 NO，從而加快傷口愈合過程。但在傷口愈合過程中，NO 不同階段發(fā)揮的功能性作用存在濃度依賴性，這要求損傷部位的 NO 濃度需求受到嚴(yán)格控制。但目前 NO 的供體主要基于NONOate 和 SNO，其廣泛應(yīng)用受到某些限制，其中之一就是 NO 供體釋放可控性差，存在濃度不準(zhǔn)確，引起副作用的風(fēng)險(xiǎn)。

2 光控釋放 NO 的原理與方法

2.1 光控釋放 NO 的原理

由于光化學(xué)反應(yīng)容易被光照強(qiáng)度、時(shí)間和位置所控制，所以以光作為刺激源的 NO 供體有能力避免 NO 自發(fā)釋放導(dǎo)致副作用的風(fēng)險(xiǎn)。與各種化學(xué)源，如酶、還原劑、氧化性物質(zhì)和親核試劑相比，光因其通用性、非侵入性等而廣受歡迎[28]。光照控制可以盡量避免生物環(huán)境影響，如酸度、堿度、溫度、離子強(qiáng)度等。

1997 年，Namiki 等[29]報(bào)道 N-亞硝基胺基團(tuán)可以作為NO 釋放單元。N-亞硝基胺的 N-NO 部分顯示出極高的NO 釋放能力，而且 N-N 鍵的均裂甚至可以在室溫下發(fā)生。這些 N-亞硝基胺化合物在生理 pH 值的水溶液中相對(duì)穩(wěn)定，但在紫外/可見光下可以通過 N-NO 鍵的裂解來釋放NO[30]（圖2）。N-NO 鍵鍵能通常非常弱（～39 kcal/mol），其能量與波長為 730 nm 的光子相當(dāng)[31]。然而，N-NO 基團(tuán)在光譜的可見/近紅外部分表現(xiàn)出非常有限的吸收。所有亞硝基胺化合物通常在 230～240 nm 和 330～350 nm 處顯示出紫外吸收[30]。為了實(shí)現(xiàn) N-NO 的有效光裂解，需要在該基團(tuán)上連接一個(gè)具有強(qiáng)吸收力的生色基團(tuán)。研究證實(shí)，N-芳基-N-亞硝胺比 N-烷基-N-亞硝胺具有更高的 NO 釋放潛力，因?yàn)榉枷悱h(huán)和相鄰的 N 之間的共振效應(yīng)增加了NO 的生成能力。此外，芳香環(huán)上的吸電子基團(tuán)可以削弱N-NO 鍵鍵能，提高 NO 釋放能力。但當(dāng)共振效應(yīng)被鄰位取代基團(tuán)削弱或 N-亞硝胺上有笨重的 N 代基團(tuán)如叔丁基時(shí)，它們的 NO 釋放能力會(huì)減弱[32]。N-亞硝基胺作為一種常見的 NO 釋放基團(tuán)，已被應(yīng)用于 NO 供體研究領(lǐng)域。這種利用 N-亞硝基胺作為低能量光可控的 NO 釋放劑策略已被不同的研究小組所認(rèn)可和利用。

圖2 光控釋放 NO 機(jī)制

2.2 光控釋放 NO 的常用方法和策略

有機(jī)光控釋放 NO 的分子可由外源光照實(shí)現(xiàn)時(shí)空調(diào)控NO 釋放，并根據(jù) NO 釋放后分子的熒光信號(hào)變化校準(zhǔn) NO釋放，而不需要使用額外的 NO 檢測(cè)方法[33]。楊有軍教授團(tuán)隊(duì)基于萘酰亞胺分子骨架首次開發(fā)了一類新的光控釋放NO 分子（NOD545），NO 的釋放可以被光觸發(fā)，并伴隨著急劇的熒光開啟，這對(duì)監(jiān)測(cè)體外研究中 NO 釋放的動(dòng)力學(xué)或劑量是有利的。但由于 NOD545 需要 365 nm 的紫外光來觸發(fā) NO 釋放，應(yīng)用范圍受限[34]。該團(tuán)隊(duì)又基于羅丹明分子骨架，開發(fā)了系列激發(fā)光紅移的光控釋放 NO 分子，實(shí)現(xiàn)了 NO 的可控釋放及利用釋放后的熒光信號(hào)強(qiáng)度變化校準(zhǔn) NO 釋放[35-39]。Nakagawa 教授團(tuán)隊(duì)以羅丹明骨架取代前期開發(fā)的氟硼二吡咯化合物（4,4-difluoro-boradiazaindacene，BODIPY）型 NO 供體分子，將激發(fā)光從原有的黃綠光延長至藍(lán)光，減少了短波長激發(fā)光造成的組織損傷[40-42]。之后，該團(tuán)隊(duì)又以新興的 Si-羅丹明為骨架開發(fā)了紅光可控的NO 供體分子 NORD-1，該分子相比團(tuán)隊(duì)以往研究成果表現(xiàn)出增強(qiáng)的 NO 釋放率，并且可通過紅光光源精準(zhǔn)控制NO 釋放誘導(dǎo)血管擴(kuò)張[43]。Shen 和 Qian[44]受傳統(tǒng)羅丹明型 NO 供體分子啟發(fā)，以色氨酸-苯胺作為熒光基團(tuán)，擴(kuò)展分子 π 電子結(jié)構(gòu)使分子的發(fā)射波長達(dá)到 631 nm，開發(fā)了具有紅光發(fā)射的 NO 供體分子，避免了生物背景干擾。Xie等[45]通過基于香豆素-萘醌的 FRET 平臺(tái)設(shè)計(jì)了一種雙光子可激發(fā)的 NO 供體分子（CNNO），用于活細(xì)胞中 NO 釋放的比率成像和跟蹤。Sun 等[46]開發(fā)了 GSH 和光協(xié)同激活的 NO 釋放分子 DANO。DANO 在釋放 NO 后轉(zhuǎn)化為具有熒光性質(zhì)的光敏分子 DAPS。DAPS 在產(chǎn)生 I 型活性氧的同時(shí)，通過級(jí)聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生的 ONOO-具有強(qiáng)烈的氧化性，有利于增強(qiáng)乏氧條件下的光動(dòng)力療法（photodynamic therapy，PDT）治療效果。

aza-BODIPY 染料平臺(tái)在近紅外（near-infrared，NIR）波段具有較大的消光系數(shù)（> 104 L/mol·cm），可以提供足夠的能量來介導(dǎo) N-亞硝基胺中 N-NO 鍵的裂解，因此它是一種理想的 NIR 光觸發(fā)基團(tuán)[47]。Zhou 等[48]通過連接aza-BODIPY 基團(tuán)和 N-亞硝基胺 NO 供體基團(tuán)，合成了第一個(gè)有機(jī)、NIR 光控的 NO 供體，通過光聲斷層成像監(jiān)測(cè)小鼠皮下治療中 NO 的局部和光照依賴性釋放。Xu 等[49]基于 aza-BODIPY 基團(tuán)開發(fā) NIR 型光敏劑和光熱劑，通過整合 aza-BODIPY 骨架和 N-亞硝基胺基團(tuán)，成功開發(fā)了具有光熱轉(zhuǎn)換“開啟”功能的多功能光誘導(dǎo)腫瘤治療平臺(tái)，實(shí)現(xiàn) NIR 光激發(fā)釋放 NO 協(xié)同光熱治療。胡進(jìn)明教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了系列光控釋放 NO 的分子及納米探針，通過將 NO 供體分子與光敏劑的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了 NO 的 NIR 光可控釋放[50-51]。之后，該團(tuán)隊(duì)通過將 N-亞硝基胺基團(tuán)共價(jià)連接到 BODIPY 衍生物上，獲得第一個(gè)可釋放 NO 的NIR 光激發(fā) J-聚集體 BDP-NO 分子，BDP-NO 聚集狀態(tài)的微妙調(diào)節(jié)使得不同的抗菌方式成為可能，而 NO 釋放和光熱療法（photothermal therapy，PTT）的協(xié)同抗菌治療，減弱了 PTT 相關(guān)的炎癥反應(yīng)[52]。表1 總結(jié)了目前報(bào)道的光控釋放 NO 分子及其光物理特性。

表1 光控釋放 NO 分子及其光物理特性

3 光控釋放 NO 分子在皮膚再生中的應(yīng)用

NO 促進(jìn)皮膚傷口愈合主要通過抗菌、促血管生成及促進(jìn)傷口重塑（圖3）。但創(chuàng)傷部位高濃度 NO 的聚積會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生損傷作用。因此有效地遞送 NO 是實(shí)現(xiàn)高效皮膚傷口治療的關(guān)鍵。NO 必須以有效的濃度及可控方式進(jìn)行輸送，并且輸送系統(tǒng)在儲(chǔ)存期間必須穩(wěn)定。為了解決傳統(tǒng)的NO 供體都存在 NO 自發(fā)釋放、半衰期短和藥代動(dòng)力學(xué)性能差等問題，研究者們開發(fā)了不同的光控釋放 NO 遞送系統(tǒng)，用以探究 NO 對(duì)傷口愈合的作用。

圖3 NO 促進(jìn)皮膚再生的機(jī)制主要通過抗菌、促血管生成及促進(jìn)傷口重塑

3.1 抗菌、促進(jìn)皮膚再生

Xu 等[61]合成了一系列基于 7-氨基-4-甲基香豆素的N-亞硝基苯胺 NO 供體，并證明通過斷裂 N-NO 鍵可以實(shí)現(xiàn)光觸發(fā)的 NO 釋放。這些 NO 供體的穩(wěn)定性優(yōu)于傳統(tǒng)的NO 供體，并且可以通過調(diào)整光照（365 nm）的功率和時(shí)間來控制 NO 釋放的速率。體外研究表明抗生素與其中一種NO 供體結(jié)合不僅可以殺死細(xì)菌，還可以根除細(xì)菌生物膜。這項(xiàng)研究突顯了光控釋放 NO 供體在傷口愈合和抗菌治療中的潛力，然而由于激發(fā)波長短，它只能穿透較淺的組織，這限制了它在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域進(jìn)一步的應(yīng)用。

使用光控釋放 NO 供體的一大挑戰(zhàn)是調(diào)整激發(fā)波長，使其進(jìn)入適當(dāng)?shù)纳顚咏M織治療窗口。Shen 等[50]提出使用光敏劑活化 NO 供體的策略，如四苯基四苯并卟啉鈀（II）（PdTPTBP）衍生物，可以在紅光（630 nm）照射下激活CouN(NO)-NO2，實(shí)現(xiàn)光可控的 NO 釋放。為了研究其潛在的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，研究者利用可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合，將 CouN(NO)-NO2和 PdTPTBP 共聚形成兩親性嵌段共聚物 PGalNP，該共聚物可以在水中自組裝形成納米顆粒。0.1 g/L 的 PGalNP 納米顆粒經(jīng)紅光（630 nm）照射20 min 后釋放的 NO 含量約為 70 μmol/L。此外，制備的Cip@PGalNP 納米顆?？捎行е委熴~綠假單胞菌感染形成的皮下膿腫，實(shí)現(xiàn)細(xì)菌的殺滅和促進(jìn)傷口修復(fù)。

此外，Bao 等[52]通過在 aza-BODIPY 染料上修飾光響應(yīng) N-亞硝胺分子，開發(fā)了一種釋放 NO 的 NIR 光激發(fā)J-聚集體 BDP-NO 分子。BDP-NO 可與 PEG-b-PCL 自組裝形成 BDP-NO@PEG-b-PCL 膠束納米粒子（nanoparticles，NPs）。當(dāng)用白光照射 NPs 時(shí)，它們可以作為 NO 的生成載體。由于 BDP-NO 在膠束核心中存在 J-聚集模式，該膠束在 NIR 光照射下表現(xiàn)出良好的 PTT性能?；?NO 和PTT 抗菌的協(xié)同作用，BDP-NO@PEG-b-PCL 在 MRSA 感染小鼠模型中具有良好的抗菌和傷口恢復(fù)活性。

Liu 等[62]開發(fā)了一種含有二維聚多巴胺（polydopamine，PDA）納米片的復(fù)合水凝膠，用于抗菌和傷口愈合應(yīng)用。研究人員首先合成負(fù)載 BNN6 的 PDA 納米片，并將其與聚乙二醇-聚丙烯酸甲酯共聚物和 γ-聚谷氨酸-巰基丙醇（γ-PGA-ADH）進(jìn)行反應(yīng)，形成了 GFPB 水凝膠。該水凝膠還能夠釋放 NO，并且 NO 的釋放量可以通過對(duì) NIR激光（808 nm）的調(diào)控進(jìn)行精確控制。體外實(shí)驗(yàn)表明，該水凝膠對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有抗菌效果，NIR 光照射后細(xì)菌存活率顯著降低。使用小鼠傷口模型的體內(nèi)研究表明，該水凝膠與 NIR 光照射結(jié)合時(shí)能有效消除細(xì)菌、減輕炎癥并促進(jìn)傷口愈合。

金屬和金屬氧化物納米粒子由于其獨(dú)特的物理、化學(xué)、光學(xué)和電子特性，現(xiàn)也被用于 NO 供體系統(tǒng)的開發(fā)。Liang 等[63]報(bào)道了金納米星/空心多巴胺 Janus 納米顆粒（GNS/HPDA JNPs）的開發(fā)。首先，金納米星（gold nanostar，GNS）被合成并用作種子顆粒。然后，通過在 GNS 表面沉積疏水性多巴胺（hydrophobic polydopamine，HPDA），形成了 Janus 結(jié)構(gòu)的納米顆粒。HPDA 的沉積可以提供一層保護(hù)，并為后續(xù)的功能化提供反應(yīng)位點(diǎn)。在 HPDA 沉積后，納米顆粒的空心部分形成，形成了空心多巴胺 Janus納米顆粒（HPDA JNPs）。最后，通過在 GNS 表面修飾NO 供體 BNN6，形成 GNS/HPDA-BNN6 納米顆粒。GNS/HPDA-BNN6 納米顆?？梢栽?NIR 激光照射下表現(xiàn)出較強(qiáng)的光熱效應(yīng)，通過調(diào)節(jié)激光功率密度和照射時(shí)間，可以精確控制 NO 的釋放量。這些納米顆粒表現(xiàn)出協(xié)同的光熱和 NO 抗菌效應(yīng)，有效抑制了 MRSA 的生長和生物膜形成。在 MRSA 感染的大鼠模型中進(jìn)行的體內(nèi)評(píng)估證明了這些納米顆粒在消除 MRSA 和促進(jìn)傷口愈合方面的有效性。

3.2 增強(qiáng)血管生成、促進(jìn)皮膚再生

血管生成在整個(gè)傷口愈合過程中具有關(guān)鍵性的作用。組織工程皮膚替代品的缺陷在于很少能實(shí)現(xiàn)有限的血管化，無法與宿主組織融合以延長其使用壽命。促傷口愈合生物活性材料的血管化速度緩慢被認(rèn)為是其主要缺點(diǎn)之一。因此，迫切需要能夠促進(jìn)血管生成的技術(shù)以改善傷口愈合狀況。

Zhu 等[64]開發(fā)了一種基于 PDT 的可控 NO 生成系統(tǒng)（Ce6@Arg-ADP）。Ce6@Arg-ADP 以富含 L-Arg 的兩親性樹突狀肽（Arg-ADP）為載體制備，不僅具有優(yōu)異的細(xì)菌結(jié)合和生物膜滲透性能，而且還可以作為多功能 NO 供體。研究表明，在有效滲透到生物膜內(nèi)部后，在 665 nm 激光照射下，Ce6@Arg-ADP 可以利用 PDT 過程中產(chǎn)生的 H2O2將 Arg-ADP 氧化為 NO 和 L-瓜氨酸，而不影響單線態(tài)氧（1O2）的產(chǎn)生?？焖俅罅慨a(chǎn)生的 NO 與1O2結(jié)合具有顯著的協(xié)同抗菌和生物膜根除作用。更重要的是，在有效清除膿腫部位的所有細(xì)菌后，Arg-ADP 可以進(jìn)一步產(chǎn)生 NO，促進(jìn)傷口組織的微血管密度顯著增加，實(shí)現(xiàn)損傷組織的血管再生和上皮化。

Yuan 等[65]制備了一種納米復(fù)合聚偏二氟乙烯（polyvinylidene difluoride，PVDF）膜，其在 NIR 激光照射下可以釋放 NO，在輔助 PDT 對(duì)抗各種致病性感染和血管再生方面表現(xiàn)出巨大的潛力。他們首先合成了由上轉(zhuǎn)換納米粒子（upconversion nanoparticles，UCNPs）和鋯（Zr(IV)）基卟啉金屬-有機(jī)框架（PCN-224）組成的分層結(jié)構(gòu)納米粒子（UCNP@PCN），并進(jìn)一步用 L-Arg 修飾得到UCNP@PCN@LA。隨后，通過靜電紡絲法將UCNP@PCN@LA 與 PVDF 結(jié)合，得到UCNP@PCN@LA-PVDF 納米復(fù)合膜。這種納米復(fù)合膜顯示了 NIR 光介導(dǎo)的 ROS 生成和 NO 釋放，L-Arg 的修飾增強(qiáng)了納米粒子在光照下的 NO 釋放能力，進(jìn)而導(dǎo)致抗菌活性顯著增強(qiáng)。同時(shí)，他們的研究還表明，UCNP@PCN@LA-PVDF + NIR 光照治療組的小鼠傷口處表現(xiàn)出組織良好的分層上皮層和有序的肉芽組織，組織中出現(xiàn)了新的血管、毛囊和加速的膠原沉積。

除了 PDT 聯(lián)合觸發(fā) NO 釋放外，光熱刺激 NO 釋放在血管再生中的應(yīng)用也受到了廣泛的關(guān)注。Wu 等[66]將光熱敏感的硝普鈉（sodium nitroprusside，SNP）封裝在有機(jī)金屬框架（metal-organic frameworks，MOF）內(nèi)。然后，在 MOF表面原位生長一層金殼，使其在 NIR 區(qū)域有良好的吸收。最后，通過巰基乙胺將 HOOC-PEG5000-Mal 附著在最外層，暴露馬來酰亞胺，得到 SNP@MOF@Au-Mal 納米發(fā)生器。該納米發(fā)生器具有良好的 NIR 光吸收能力，可以有效地進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換，觸發(fā) SNP 釋放 NO。它們的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，傷口上的細(xì)菌負(fù)載量減少了 97.7%。此外，免疫組織化學(xué)（VEGF：血管標(biāo)記物）分析顯示，治療后傷口中的血管逐漸增加，證實(shí)了 NO 納米發(fā)生器可促進(jìn)生長因子的分泌。而生長因子在誘導(dǎo)血管再生中起關(guān)鍵作用，因此這種納米發(fā)生器在血管再生的治療方面具有很大的臨床應(yīng)用潛力。

然而，高濃度應(yīng)用 SNP 可能會(huì)因釋放氰化物而產(chǎn)生毒性。因此，為了優(yōu)化氣體治療效果和生物安全性，嚴(yán)格平衡SNP 的用量是很重要的?；诖?，Yang 等[67]設(shè)計(jì)了一種智能給藥系統(tǒng)（SNP@MOF-UCNP@ssPDA-Cy7/Ir786，簡(jiǎn)稱SNP@UCM），該系統(tǒng)可以通過外部信號(hào)精確調(diào)節(jié) NO 釋放到傷口部位。其中，NIR 輻射轉(zhuǎn)化的可見光通過 UCNPs 觸發(fā) SNP 的分解，導(dǎo)致可控的 NO 釋放。有趣的是，他們還發(fā)現(xiàn) SNP@UCM 可以通過抑制泛素-蛋白酶體系統(tǒng)來穩(wěn)定缺氧誘導(dǎo)因子（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）蛋白，進(jìn)一步促進(jìn)傷口部位的血管生成。這種 HIF-1α 穩(wěn)定納米平臺(tái)為臨床血管治療提供了一種更加簡(jiǎn)便和可靠的方法。

綜上可見，NO 在治療皮膚損傷和促進(jìn)傷口愈合中表現(xiàn)出巨大的潛力。在體外和體內(nèi)的研究中證實(shí)了光控釋放 NO分子對(duì)傷口部位殺菌、促進(jìn)血管再生的作用，顯示出其用于改善不良傷口愈合的巨大潛力。然而，NO 對(duì)傷口愈合作用的機(jī)制還需進(jìn)一步研究、闡明，推進(jìn) NO 供體材料的臨床前開發(fā)，為傷口的外科治療提供指導(dǎo)和臨床應(yīng)用。

4 光控釋放 NO 技術(shù)的挑戰(zhàn)與展望

光控釋放 NO 分子能夠在光照下實(shí)現(xiàn) NO 的可控釋放，為基于 NO 的組織再生提供了良好的技術(shù)手段。然而，目前報(bào)道的大部分有機(jī)光控釋放 NO 的分子為可見光（波長 400～700 nm）激發(fā)，存在穿透深度不足的缺點(diǎn)。因此，深層損傷造成的慢性傷口仍是治療難點(diǎn)。而 NIR 光（波長700～1700 nm）在穿透皮膚和脂肪等生物組織作用時(shí)發(fā)生的散射和吸收現(xiàn)象較少，具有高的組織穿透深度，低的自熒光背景以及對(duì)周圍正常組織低的光損傷/光毒性等優(yōu)勢(shì)[68]。此外，目前已報(bào)道的基于萘酰亞胺、羅丹明及 BODIPY 等具有大平面分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)光控釋放 NO 的分子，在體內(nèi)環(huán)境下易產(chǎn)生聚集，導(dǎo)致分子熒光強(qiáng)度降低，因此基于 NO 釋放后分子熒光發(fā)射強(qiáng)度變化校準(zhǔn) NO 釋放具有挑戰(zhàn)性，在體校準(zhǔn) NO 釋放將更難實(shí)現(xiàn)。因此，開發(fā) NIR 光控釋放NO 的分子，調(diào)整分子結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn) NO 的在體釋放校準(zhǔn)，是實(shí)現(xiàn) NO 調(diào)控組織再生的關(guān)鍵。同時(shí)，光控釋放 NO 的分子可與其他治療方式（如光動(dòng)力治療、光熱治療、化療等）聯(lián)合使用，最大限度發(fā)揮 NO 敏化的協(xié)同治療效應(yīng)，達(dá)到最佳治療效果。安全、高效、智能的光控釋放 NO 的分子有望促進(jìn) NO 療法在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。