温度敏感型壳聚糖/纳米氧化锌复合水凝胶负载人脐静脉内皮细胞外泌体促进糖尿病足溃疡修复的机制研究

针对糖尿病足溃疡(DFUs)愈合困难这一临床难题，南通大学团队创新性地开发了负载人脐静脉内皮细胞外泌体(H-Exos)的温度敏感型壳聚糖(CS)/纳米氧化锌(ZnO-NPs)复合水凝胶(CS/ZnO-NPs@Exos)。研究证实该材料通过持续释放H-Exos显著促进成纤维细胞迁移增殖，增强胶原沉积(79.1%)和血管新生(微血管密度89.95%)，使糖尿病大鼠创面愈合率提升至75.5%(第7天)，为DFUs治疗提供了兼具抗菌性与促修复功能的智能敷料新策略。

　　

糖尿病足溃疡(DFUs)作为糖尿病最严重的并发症之一，全球每20秒就有一例截肢病例，仅美国年医疗支出高达1090亿美元。这类伤口长期处于"愈合停滞"状态，其根源在于高血糖引发的微血管病变、慢性炎症和胶原代谢异常。传统敷料难以同时解决感染控制和组织再生双重需求，而近年来兴起的外泌体(Exos)疗法又面临体内易降解、靶向性差的瓶颈。

南通大学的研究团队独辟蹊径，从人脐静脉内皮细胞(HUVECs)中提取具有天然促血管活性的外泌体(H-Exos)，将其装载入自主研发的温度敏感型壳聚糖(CS)/纳米氧化锌(ZnO-NPs)复合水凝胶中，构建出智能递药系统CS/ZnO-NPs@Exos。这项发表于《Regenerative Therapy》的研究，通过四大关键技术突破：采用超速离心联合尺寸排阻色谱法高纯度提取H-Exos(浓度1.9×10⁸
颗粒/mL)；利用β-甘油磷酸酯(β-GP)诱导CS/ZnO-NPs在37℃快速凝胶化(1.5分钟)；通过PKH26荧光示踪证实外泌体可被创面细胞高效摄取；建立STZ诱导的糖尿病大鼠全层皮肤缺损模型评估疗效。

3.1 H-Exos的特征鉴定
透射电镜显示分离的外泌体呈典型茶托状结构，粒径约100nm，高表达CD63、TSG101标志蛋白而几乎不含内质网污染物Calnexin，证实获得高纯度H-Exos。

3.2 H-Exos促进成纤维细胞迁移
划痕实验显示，H-Exos处理使人类包皮成纤维细胞(HFF-1)迁移速度提升45.7%(24小时)，免疫荧光证实PKH26标记的Exos被细胞高效内化，揭示其通过旁分泌机制激活修复的关键环节。

3.3 CS/ZnO-NPs水凝胶特性
傅里叶红外光谱证实ZnO-NPs的Zn-O特征峰(475cm^-1
)与CS的羟基峰(3305cm^-1
)共存且无新峰出现，表明材料复合未改变化学结构。MTT实验显示该水凝胶无细胞毒性，而负载Exos后细胞增殖率显著提升，且能实现98.7%的缓释效果(5天)。

3.4 加速糖尿病创面愈合
动物实验显示，CS/ZnO-NPs@Exos组第3天愈合率即达49.2%，较空白组(24.9%)实现翻倍增长。组织学分析显示该组再上皮化率(90.9%)和胶原沉积(79.1%)均显著优于单纯水凝胶组，更首次观察到皮肤附属器再生。

3.5 增强血管新生
CD31免疫组化显示，CS/ZnO-NPs@Exos组微血管密度达89.95%，且血管形态成熟度明显优于对照组(37.91%)，证实H-Exos通过激活内皮细胞功能克服糖尿病性血管病变。

这项研究的突破性在于：首次将HUVECs来源Exos与抗菌水凝胶结合，通过"缓释外泌体+抗菌防护"双机制解决DFUs治疗痛点。材料学创新体现在利用ZnO-NPs不仅增强抗菌性，还缩短凝胶时间至1.5分钟(3%添加量)，而CS/β-GP体系确保37℃精准成胶。生物学价值在于证实H-Exos能递送促血管因子至创面，激活成纤维细胞迁移和胶原重塑。临床转化意义在于提供了一种成本可控(脐带来源丰富)、使用便捷(温度触发凝胶化)的新型智能敷料，为攻克糖尿病慢性伤口这一世纪难题提供中国方案。未来研究可进一步解析H-Exos中特定miRNA或蛋白组分，例如通过测序技术鉴定促血管关键因子，有望实现精准化治疗。