GelMA水凝胶封装工程化sEVs通过靶向TSP-1促进血管生成加速糖尿病创面愈合

针对糖尿病慢性创面血管生成障碍的临床难题，解放军总医院第四医学中心团队开发了一种新型生物活性敷料——封装miR-221-3p工程化小细胞外囊泡（miR-221OE -sEVs）的GelMA水凝胶（G-miR-221OE -sEVs）。研究证实该敷料通过沉默血栓反应蛋白-1（TSP-1）激活AKT/eNOS通路，显著改善高糖环境下内皮细胞功能，并在糖尿病小鼠模型中实现创面快速血管化和愈合，为糖尿病难愈性创面提供了创新治疗策略。

　　

糖尿病慢性创面是困扰全球数亿患者的严重并发症，其核心病理机制是持续高糖环境导致的血管内皮功能障碍。尽管现有治疗手段如生长因子疗法和干细胞移植取得一定进展，但疗效有限且存在成本高、稳定性差等瓶颈。尤其值得关注的是，血栓反应蛋白-1（TSP-1）作为强效抗血管生成因子，在高糖刺激下表达异常升高，成为阻碍创面修复的关键分子靶点。

为破解这一难题，解放军总医院第四医学中心烧伤整形科联合内分泌科的研究团队创新性地将基因治疗与生物材料技术相结合，开发出基于明胶甲基丙烯酰（GelMA）水凝胶的工程化囊泡递送系统。该研究通过系统验证TSP-1/miR-221-3p/AKT/eNOS调控轴的作用机制，并在糖尿病小鼠模型中证实其促愈合效果，相关成果发表于《Burns & Trauma》。

研究团队采用siRNA基因沉默、miRNA转染、超速离心分离sEVs、水凝胶封装和激光散斑成像等关键技术。其中，人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和高糖模型构建为机制研究提供体外基础，而Db/Db糖尿病小鼠则作为在体验证模型。

研究结果

1. TSP-1抑制改善高糖环境下内皮细胞功能
   通过siRNA沉默TSP-1表达后，EdU和CCK-8实验显示HUVECs增殖能力提升2.1倍，Transwell迁移实验表明细胞迁移数增加3.5倍。Western blot证实该过程伴随AKT（Ser473）和eNOS（Ser1177）磷酸化水平显著升高，揭示TSP-1通过CD47-AKT-eNOS轴抑制血管生成。

2. miR-221-3p靶向调控TSP-1/AKT/eNOS通路
   生物信息学预测结合实验验证发现miR-221-3p可直接结合TSP-1 mRNA的3'UTR区。转染miR-221-3p模拟物使HUVECs在25 mM高糖环境中的管形成能力恢复至正常葡萄糖组的82%，同时TSP-1蛋白表达降低67%。

3. 工程化sEVs的构建与功能验证
   通过慢病毒转染人脐带间充质干细胞（hucMSCs）获得miR-221-3p过表达细胞株，其sEVs（miR-221^OE
   -sEVs）中miRNA含量提升28倍。RNase保护实验显示sEVs膜结构可有效抵抗核酸酶降解，共聚焦显微镜观察到DiL标记的sEVs在6小时内即被HUVECs内化。

4. GelMA水凝胶实现sEVs缓释与增效
   扫描电镜显示15% GelMA具有20.67 μm的均匀多孔结构。体内示踪实验表明，水凝胶封装使sEVs在创面滞留时间延长至5天以上，而游离sEVs组72小时后即检测不到荧光信号。

5. 动物实验证实促愈合效果
   在12天观察期内，G-miR-221^OE
   -sEVs治疗组创面闭合率达90%，较空白对照组提高2.3倍。免疫组化显示CD31⁺
   血管密度增加4.1倍，激光散斑成像显示血流灌注提升3.8倍。Masson染色证实胶原排列更接近正常皮肤结构。

结论与展望
该研究首次将TSP-1靶向治疗、sEVs递送和水凝胶缓释技术整合创新，不仅阐明miR-221-3p通过TSP-1/AKT/eNOS轴改善内皮功能的分子机制，更开发出具有临床转化潜力的G-miR-221^OE
-sEVs复合敷料。相较于传统疗法，该策略具有靶向性强、作用持久和安全性高等优势，为糖尿病创面治疗提供新范式。未来研究需进一步优化sEVs规模化生产工艺，并探索该技术在其它缺血性疾病中的应用价值。