皮肤是人体最大的器官，可作为第一道防线帮助我们抵御外界的刺激，同时具有一定的自我修复能力。皮肤受损面积过大时，难以正常愈合，特别是在患有糖尿病（慢性伤口或溃疡）等疾病的情况下。加速皮肤组织再生、恢复受损皮肤的功能，是皮肤组织再生修复的关键。
外泌体（exosomes）是一种具有双层生物膜结构的细胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs），直径30–150 nm，具有高度动态异质性，参与调节细胞内复杂的信号通路。外泌体中的细胞特异性蛋白质和遗传物质能够反映其细胞起源和生理状态，不同细胞衍生的外泌体特性及作用亦不相同。间充质干细胞（mesenchymal stem cells, MSCs）具有独特的自我再生能力和多向分化潜能，其衍生的外泌体与免疫反应、心血管疾病、神经系统疾病等有关。
水凝胶（hydrogel）作为亲水性三维网络结构凝胶，可以吸收大于自身几倍的水，且不破坏自身结构，在生物相容性，可降解性，溶胀性上都有很大优势，既可用作组织修复再生过程的细胞支撑材料，也可用作传递药物的高效载体，在各个领域有着广泛的应用前景。外泌体是一种由细胞分泌的细胞外囊泡，含有蛋白质、DNA和RNA。近年研究证实，来自各种细胞的外泌体作为细胞间交流的信使参与了免疫反应，如间充质干细胞衍生的外泌体参与了抗原提呈、免疫激活和免疫抑制等免疫反应。然而，外泌体的稳定性、传递效率和弱靶向性限制了其临床应用，尤其是免疫系统对外泌体的快速清除能力大大降低了外泌体在体内的存留时间，严重影响治疗效果。基于这些问题，现代临床实践应用需要探索一种支架材料用于负载干细胞外泌体提高外泌体的利用度、促进外泌体的功能研究。有研究表明，水凝胶与外泌体形成的生物复合物，能够保护外泌体免于体内免疫作用的清除，同时减缓了水凝胶上外泌体的释放，其协同作用改善了外泌体的组织维持时间和治愈效果；水凝胶可以增强细胞的特性和过程，如细胞生长速度、骨形成和血管吻合等；水凝胶还可以包裹细胞，形成支架并作为药物载体，从而提高药物的生物利用度。
2024年7月，广州医科大学附属清远医院研究团队在行业期刊Journal of controlled release上发表了题为《A novel exosome-based multifunctional nanocomposite platform driven by photothermal-controlled release system for repair of skin injury一种基于外泌体的新型多功能纳米复合材料平台，由光热控释系统驱动，用于皮肤损伤修复》的研究成果。研究人员报道了一种负载人脐带间充质干细胞外泌体的光热控释多功能水凝胶（hucMSC-derived exosome/Ti3C2 MXene hydrogel），有效增加外泌体在预期部位富集量，提高生物利用度，促进皮肤损伤修复。hucMSC-derived exosome在从Ti3C2 MXene水凝胶中释放后保持了其固有的结构和活性，还表现出显著的生物相容性和光热抗菌性能，并通过促进细胞增殖、血管生成、胶原沉积和降低伤口部位的炎症水平来有效加速伤口愈合。
图2 碳化钛水凝胶Ti3C2 MXene hydrogel负载hucMSC-derived exosome
2024-07-25
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