近日，中国科学院成都生物研究所马小锋团队李帮经课题组围绕代谢稳态失衡相关疾病的精准诊疗开展系列研究，在环糊精功能材料构建及智能微针诊疗平台开发方面取得新进展。相关研究成果分别以“A Temporally Programmed Microneedles Platform for Long‐Acting Regulation and Rapid Sensing of Systemic Copper Dyshomeostasis”和“Cyclodextrin-engineered bioinspired nanozyme microneedle for adaptive theranostic regulation of hyperuricemia and gout”先后发表于微纳材料领域国际权威期刊 Small（IF：11.8）和碳水化合物领域国际权威期刊 Carbohydrate Polymers（IF：13.2）。针对传统诊疗方式中治疗与监测相互独立、难以根据疾病状态进行动态干预等问题，团队以环糊精功能材料为基础，将分子与纳米尺度的功能设计进一步拓展至微针器件层面，逐步建立了从时间编程诊疗到诊断—治疗闭环调控的递进式研究体系，为代谢稳态失衡相关疾病的长期管理和精准干预提供了新的研究思路。

1. 时间编程微针实现铜稳态失衡的快速诊断与长期治疗

铜是维持机体正常生命活动的重要微量元素，其含量需要维持在相对稳定的范围内。当铜稳态遭到破坏时，过量铜积累可能引起氧化应激、糖代谢紊乱以及多组织损伤，并进一步影响神经系统功能。然而，传统口服或注射治疗通常存在药物作用时间有限、体内分布难以控制等问题，同时治疗和铜水平监测往往需要分别进行，难以兼顾长期干预与快速诊断。

对这一问题，团队将负载槲皮素和桑色素的环糊精仿生纳米海绵与可降解微针材料相结合，构建了由治疗模块和诊断模块组成的时间编程双模块微针平台（图1）。通过赋予两个模块不同的释放速度，使诊断与治疗能够按照不同的时间尺度发挥作用。其中，治疗模块能够在皮内形成微型药物储库，实现功能纳米材料超过10 d的持续释放，从而对异常铜水平进行长期调控；诊断模块则能够快速释放功能材料，实现铜离子的快速检测。动物实验结果表明，该微针平台能够有效改善系统性铜稳态失衡，并进一步缓解高铜环境引起的血糖异常和全身性组织损伤。值得注意的是，长期铜稳态调控还能够明显降低脑部炎症，减轻铜过量造成的脑组织损伤。该研究通过整合快速释放的诊断模块与缓慢释放的治疗模块，实现了“快速诊断—长期治疗”在不同时间尺度上的协同，推动微针平台由单一药物递送向诊疗功能一体化拓展，为铜稳态失衡及相关代谢和神经系统并发症的长期管理提供了新的技术路径。

相关成果文章链接：https://doi.org/10.1002/smll.75829。

2. 从诊疗功能集成进一步迈向诊断—治疗闭环调控

在前期研究中，团队通过时间编程设计解决了“如何在同一微针平台中协调诊断和治疗”的问题。然而，对于高尿酸血症和痛风等动态发展的代谢性疾病，仅仅将诊断和治疗功能集成在同一装置中仍然不够。

高尿酸血症及痛风的发展不仅涉及尿酸水平升高，还伴随着尿酸盐晶体沉积、氧化应激和炎症反应等一系列病理变化。现有治疗方式面临局部药物递送效率不足、复杂病理微环境难以有效调控等问题，更重要的是，疾病监测与治疗过程通常彼此独立，缺乏诊断—治疗之间的闭环反馈机制。因此，在实现诊疗功能协同的基础上，团队进一步将研究重点由“诊断与治疗的功能集成”推进至“诊断—治疗闭环调控”。首先，团队设计了一种基于环糊精工程化构建的仿生纳米酶（T-CD/Pt）。在这一体系中，环糊精空腔模拟天然酶的底物结合位点，可以对尿酸进行选择性富集；受限分布的超小铂纳米位点则作为催化中心，实现尿酸的高效降解。通过这种“底物识别—催化降解”协同设计，使材料同时具备尿酸降解、尿酸检测、活性氧清除以及尿酸盐晶体抑制和溶解等多种功能 （图2）。

在此基础上，团队进一步将该仿生纳米酶集成到双区域微针中，并与利用生物废弃咖啡渣制备的光热功能膜（CPS-F）相结合，构建了集实时尿酸监测、催化治疗和光热调控于一体的智能微针诊疗平台。近红外光照射能够产生局部热效应，并进一步增强纳米酶的催化活性，从而形成监测、催化和治疗之间的协同作用。体外实验表明，该仿生纳米酶能够明显提高尿酸盐晶体损伤细胞的存活率，并降低炎症因子的表达。动物实验进一步显示，微针平台能够在10 h内使高尿酸血症小鼠的血清尿酸水平恢复至正常范围，同时实现对尿酸水平的实时、非侵入式监测；此外，微针与CPS-F的整合实现了近红外光触发的热-催化耦合，进一步体现了能量-催化-治疗在装置层面的整合，并显著缓解了痛风小鼠的关节水肿及组织炎症。该研究进一步突破了传统“检测归检测、治疗归治疗”的模式，将疾病状态监测与治疗调控整合到同一微针系统中，使诊疗平台能够在获得疾病信息的同时进行相应的治疗干预，推动微针诊疗系统由“功能集成式诊疗”进一步向具有反馈特征的“闭环诊疗”发展。

相关成果文章链接为https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2026.125727。

总体而言，系列工作实现了从功能纳米材料构筑、诊疗功能整合到器件层级调控策略的逐步深化，为面向代谢稳态失衡及相关慢性疾病的智能诊疗平台设计提供了新的理论基础和技术参考。该文章的通讯作者是中国科学院成都生物研究所生物资源利用中心李帮经研究员，四川大学高分子研究所张晟教授；第一作者是中国科学院成都生物研究所的已毕业博士研究生祁绪伟。该研究得到了国家重点研发计划（2023 YFE 0105600）和国家自然科学基金（Grant Nos 22277119，52273107）的资助。 

图1 用于全身铜稳态的长效调控及快速铜离子检测的可时间编程的微针平台的设计与应用。

图2 用于高尿酸血症和痛风自适应诊疗调控的环糊精工程化仿生纳米酶微针平台的设计与应用。