GelMA水凝胶负载角质细胞外泌体通过激活PDGF/PI3K/AKT通路促进糖尿病小鼠皮肤微血管再生与创面愈合的机制研究

这篇研究创新性地将角质细胞来源的细胞外囊泡(EVs)与明胶甲基丙烯酰(GelMA)水凝胶结合，系统揭示了其通过上调血小板衍生生长因子(PDGF)激活PI3K/AKT/mTOR通路，显著促进人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的增殖、迁移及血管形成能力，并在糖尿病小鼠皮肤溃疡模型中证实了该复合体系可加速微血管重建与创面愈合。研究为糖尿病慢性创面治疗提供了新型生物活性材料策略。

　　

材料与方法
研究采用超速离心法从HaCaT角质细胞系分离EVs，通过透射电镜(TEM)和纳米颗粒追踪分析(NTA)鉴定显示典型杯状形态及100nm平均粒径。Western blot验证EVs标志蛋白CD9/Alix阳性而Calnexin阴性。通过PKH67荧光标记证实EVs可被HUVECs有效内化。

GelMA-EVs复合体系构建
将EVs负载至光交联GelMA水凝胶，扫描电镜(SEM)显示多孔结构(孔径10μm)能有效包裹EVs。流变学测试证实复合物储能模量(G′)高于损耗模量(G″)，压缩强度达25kPa。体外释放实验表明14天内EVs缓释率超80%，符合一级动力学模型。

体外功能验证
CCK-8实验显示GelMA-EVs组第7天促HUVECs增殖效果显著优于游离EVs组。划痕实验和Transwell检测证实复合体系使细胞迁移率提升70%。Matrigel成管实验显示分支点数增加2.3倍，伴随血管生成标志物CD31、血管生成素-1(ANG-1)和血管内皮生长因子(VEGF) mRNA表达上调。

糖尿病动物模型
链脲佐菌素(STZ)诱导的C57BL/6糖尿病小鼠创面模型显示：GelMA-EVs组第14天创面闭合率达95%，显著高于PBS组(55%)。组织学分析显示该组再上皮化完全，Masson染色显示胶原沉积量增加3倍。免疫荧光显示CD31⁺
/α-SMA⁺
血管密度提升4倍，IVIS成像证实微血管网络重建。

分子机制解析
RNA测序发现PDGF是GelMA-EVs处理组最显著上调基因(FC=4.8)。Western blot显示该组PDGF蛋白表达增加3.5倍，伴随PI3K、AKT和mTOR磷酸化水平升高。通过shRNA敲低PDGF后，上述促血管效应被显著抑制，证实PDGF/PI3K/AKT轴的核心调控作用。

讨论与展望
研究首次阐明角质细胞EVs通过PDGF-PI3K/AKT级联反应促进糖尿病创面血管化的分子机制。GelMA水凝胶的缓释特性解决了EVs半衰期短的问题，其三维结构模拟细胞外基质(ECM)，为临床转化提供新思路。未来需进一步优化EVs剂量效应，并探索与其他生长因子的协同作用。