《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》：Sulfonated Chitosan Combined with Exosomes Synergistically Promotes Vascularization and Macrophage M2 Polarization to Promote Wound Healing
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多功能复合水凝胶贴敷料通过整合外泌体递送系统与多糖基质，实现抗炎与促血管生成双重作用，显著加速大鼠全层皮肤伤口愈合。
作者：余佳斋、刘斌、赵振玲、邹杰、 Mai Yan、徐祖敏、李翔
中国湛江524001，广东医科大学附属医院肿瘤中心
摘要
有效的伤口管理仍然是一个关键的临床挑战，其内在的复杂性对患者的生活质量造成了重大负担。治疗不当可能导致严重的并发症，包括组织感染、坏死以及局部和全身生理功能的丧失。因此，在过去十年中，研究人员积极探索了加速伤口愈合的新方法。本文报道了一种多功能复合水凝胶敷料的设计，该敷料通过增强血管生成和调节巨噬细胞极化来同时抑制炎症和促进组织再生。这种水凝胶由氨基功能化的透明质酸、醛基功能化的右旋糖酐和磺化壳聚糖交联而成，具有优异的机械性能和生物相容性，非常适合用于控制和持续的治疗递送。具体而言，该水凝胶被设计成含有来自人脐带间充质干细胞（HUCMSC-Exo）的外泌体，这些外泌体包裹了六氨基左旋戊烯酸盐酸盐（HAL）。HAL@Exo可以调节细胞通讯，增强细胞迁移和增殖，促进胶原基质沉积和血管生成，并通过生物代谢过程产生抗炎生物活性物质，从而减轻局部炎症反应的程度。在大鼠全层皮肤伤口模型中，该水凝胶显示出显著的治疗效果，显著加速了伤口愈合过程。
引言
作为人体最大的器官，皮肤作为主要的生理屏障，可以防止外部侵害并维持内部稳态。一旦皮肤的完整性受到破坏，患者将面临微生物侵袭、液体丢失和慢性炎症的高风险。有效的伤口愈合不仅需要快速闭合，还需要恢复血管网络和免疫稳态[1]、[2]、[3]。水凝胶敷料因其能够提供湿润的生物活性微环境而受到广泛关注，从而加速伤口愈合。由于其亲水性、生物相容性和类似于细胞外基质的三维网络结构，水凝胶可以支持细胞粘附、迁移和细胞外基质（ECM）沉积，从而促进组织修复[4]、[5]。然而，传统的水凝胶本身不足以调节伤口愈合所需的复杂免疫和血管生成过程。
越来越多的证据表明，来自间充质干细胞的外泌体（MSC-Exo）具有治疗潜力，这些纳米级囊泡可以传递蛋白质和RNA来调节伤口愈合[6]。MSC-Exo能够增强成纤维细胞增殖、胶原沉积、血管生成和巨噬细胞极化，在皮肤修复中显示出强大的再生效果[7]、[8]。与干细胞移植相比，外泌体疗法更安全，避免了肿瘤形成或栓塞的风险[9]。为了进一步提高其治疗潜力，可以通过电穿孔、共挤出或超声处理将小分子药物掺入外泌体中。六氨基左旋戊烯酸盐酸盐（HAL）是一种获得FDA批准的化合物，可代谢为一氧化碳和胆红素，具有抗炎和促血管生成活性，被选为模型药物。将HAL装载到外泌体中可以提高其稳定性并增加在组织中的保留时间，同时与hUCMSC来源的外泌体的旁分泌信号传导协同作用，以调节炎症和血管生成[10]。因此，HAL@Exo作为一种双功能治疗囊泡，结合了外泌体的传递能力和HAL的代谢生物活性。然而，外泌体在体内的半衰期较短且可能存在活性损失，这限制了其临床应用，突显了需要一种能够实现持续释放和保持功能性的递送系统的必要性[11]、[12]。
基于多糖的水凝胶已被广泛研究作为延长干细胞来源外泌体在体内的停留时间和生物活性的递送系统。这些水凝胶可以创建一个保护性微环境，防止外泌体被免疫系统清除，同时通过扩散和基质降解逐渐释放外泌体，从而维持其生物活性。例如，壳聚糖水凝胶已被证明可以显著提高外泌体的稳定性并在体外和体内实验中延长其功能持续时间[13]，而带正电荷的透明质酸水凝胶则通过静电相互作用实现负电荷外泌体的长期释放，持续时间长达21天[14]。这些研究强调了多糖水凝胶在改善基于外泌体的疗法的药代动力学和疗效方面的有效性。
除了作为被动载体外，某些生物活性多糖还可以协同增强外泌体介导的伤口修复。磺化壳聚糖（SCS）是一种模拟肝素的多糖，据报道可以通过静电相互作用与生长因子的碱性氨基酸残基结合并保护它们，从而保持其生物活性[15]、[16]。最近的研究进一步表明，SCS不仅能够稳定外源性因子，还能刺激巨噬细胞分泌内源性VEGF，促进缺血组织中的血管生成[17]、[18]。此外，SCS还能通过抑制促炎细胞因子（如IL-6）并上调抗炎介质（包括IL-4和TGF-β1）来调节慢性糖尿病伤口的免疫微环境，从而使巨噬细胞的极化从促炎型M1表型向促再生型M2表型转变[19]、[20]。这两种双重功能——促血管生成和免疫调节——使SCS成为设计多功能水凝胶敷料的理想成分，不仅可以持续释放外泌体，还可以直接促进血管化和免疫调节。
在这项研究中，开发了一种Schiff碱交联的多糖水凝胶（AOD/SCS），用于递送工程化的外泌体（HAL@Exo），其中HAL通过超声处理装载到人脐带间充质干细胞（hUCMSC）来源的外泌体中。该水凝胶由胺化透明质酸（AHA）和氧化右旋糖酐（ODex）（统称为AOD）以及磺化壳聚糖（SCS）组成。SCS的加入不仅增强了水凝胶的机械强度，还有助于免疫调节和血管生成。该系统的生物性能通过体外和体内研究进行了系统评估，包括细胞增殖、粘附、迁移、血管生成、抗炎效果、胶原沉积和整体生物相容性的评估。在大鼠全层皮肤伤口模型中，该水凝胶表现出显著的伤口愈合加速能力（图1）。总体而言，这项工作介绍了一种有前景的外泌体装载水凝胶平台，结合了水凝胶和外泌体的互补优势，为皮肤损伤修复提供了有效的策略，并为未来的临床伤口护理应用提供了宝贵的见解。
部分摘录
材料化学结构的表征
进行了一系列物理表征，包括傅里叶变换红外光谱（FTIR）、1H NMR和TEM。与未改性的透明质酸（HA）相比，AHA的FTIR光谱在1656?cm-1处显示出一个明显的吸收峰（图1A），这对应于新引入的肼基的C=O伸缩振动[12]。在1H NMR光谱中，1.9?ppm处的特征信号归因于N-乙酰基中的甲基质子
结论
在这项研究中，我们开发了一种多功能AOD/SCS/HAL@Exo复合水凝胶，它结合了外泌体递送、理想的机械强度、自愈能力、促血管生成活性和免疫调节功能。该水凝胶可以贴合各种形状的伤口，形成持久的屏障，保护组织表面，同时实现外泌体的持续、局部释放。这种持续的释放维持了再生微环境，增强了VEGF介导的血管生成
CRediT作者贡献声明
邹杰：撰写——原始稿件，项目管理。Mai Yan：方法学，数据管理。徐祖敏：撰写——审阅与编辑，监督，项目管理。李翔：撰写——审阅与编辑，撰写——原始稿件，监督，项目管理，概念构思。余佳斋：撰写——审阅与编辑，撰写——原始稿件，项目管理，方法学，数据管理，概念构思。刘斌：资源获取，方法学，数据管理。赵振玲：
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
图表说明：
