镁掺杂生物活性玻璃诱导的囊泡簇多功能水凝胶通过促进细胞外囊泡的胞内递送增强糖尿病伤口愈合

糖尿病伤口(DWs)愈合面临清除快、生物利用度低的难题。中国科学院团队创新性地将间充质干细胞来源的小细胞外囊泡(sEVs)与镁掺杂生物活性玻璃(MgBG)结合形成囊泡簇(EPPM)，并整合到具有光热抗菌性能的水凝胶中。该研究证实EPPM可使巨噬细胞和内皮细胞对sEVs的摄取分别提升8.2倍和16.7倍，显著促进M2型巨噬细胞极化、血管生成和胶原沉积，为糖尿病伤口综合治疗提供了新策略。

　　

糖尿病伤口愈合一直是临床面临的重大挑战，高血糖环境导致的持续炎症、血管生成障碍和易感染特性使得伤口难以愈合。尽管间充质干细胞来源的小细胞外囊泡(sEVs)具有递送生长因子和microRNAs的能力，但其在循环系统中的快速清除严重限制了治疗效果。与此同时，镁掺杂生物活性玻璃(MgBG)虽具有良好的生物相容性和促血管生成能力，但存在离子溶出受限、细胞摄取效率低等问题。如何突破这些瓶颈，实现治疗成分的高效递送和协同作用，成为糖尿病伤口治疗领域亟待解决的关键科学问题。

针对这一难题，中国科学院团队在《Bioactive Materials》发表了一项创新性研究。研究人员通过聚多巴胺(PDA)和聚赖氨酸(PLL)修饰MgBG表面，使其自主编程sEVs形成囊泡簇(EPPM)，再将其整合到氧化葡聚糖(OD)/季铵化壳聚糖(QCS)构建的水凝胶中，开发出兼具光热抗菌和缓释功能的EPPMO复合修复系统。研究采用透射电镜(TEM)、激光共聚焦显微镜(LSCM)和Western blot等技术表征材料特性，通过体外细胞实验和糖尿病大鼠全层皮肤缺损模型验证治疗效果。

2.1 PPMO水凝胶的表征
通过SEM和EDX证实成功制备了粒径约590 nm的PP0.5-MB纳米颗粒，zeta电位分析显示其表面电荷从MgBG的-14.8 mV转变为+4.75 mV。水凝胶表现出优异的可注射性、自愈合性和组织粘附性（界面粘附强度达28.2 kPa），808 nm近红外照射下可在6分钟内升温至45°C，实现可控光热杀菌。

2.2 EPPMO水凝胶的表征
TEM显示sEVs呈典型杯状结构（63.1±4.12 nm），LSCM证实PP0.5-MB对sEVs的负载率高达66.5%。Western blot显示EPPM处理后的sEVs标志蛋白CD9、CD63保留90%活性。pH响应实验表明EPPMO在酸性环境（pH=6.5）中可持续释放sEVs达3天以上。

2.3 水凝胶的抗菌性能
光热协同季铵盐作用使EPPMO对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率均达99.9%，显著优于非光热组（p<0.001）。

2.4 生物相容性与细胞招募能力
CCK8和Live/Dead实验证实EPPMO促进L929s和HUVECs增殖。Transwell和划痕实验显示其招募L929s迁移率达92.7%，较对照组提升2倍。

2.5 巨噬细胞M2型极化
RT-qPCR显示EPPMO显著下调TNF-α和iNOS表达，上调Arg-1和IL-10水平（p<0.01）。免疫荧光证实其抑制p65核转位，阻断NF-κB通路激活。

2.6 促血管生成作用
EPPMO处理使HUVECs的VEGF、KDR基因表达上调3-5倍，CD31阳性面积增加16.7倍。基质胶成管实验显示完整血管网络形成。

2.7 动物实验
糖尿病大鼠模型中，EPPMO组14天伤口愈合率达95%，Masson染色显示胶原排列致密且出现皮肤附属器。免疫荧光证实其显著提升IL-10和CD31表达，降低TNF-α水平（p<0.001）。

该研究创新性地通过生物活性材料界面编程策略，解决了sEVs和MgBG单独应用的局限性。EPPMO水凝胶实现了四大突破：① 光热杀菌阻断感染性炎症；② 囊泡簇提升sEVs胞内递送效率；③ Mg²⁺与miRNAs协同调控免疫微环境；④ 多阶段促进血管生成和组织重塑。这种"抗菌-抗炎-再生"一体化设计为慢性伤口治疗提供了全新范式，具有重要的临床转化价值。研究不仅阐明了材料-细胞互作机制，更为多功能生物材料的精准设计提供了理论依据。