《Scientific Reports》：Exosome-based layered double hydroxide nanohybrids from adipose-derived stem cells enhance dermal wound healing
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本研究针对外泌体(Exosome)在伤口愈合应用中存在的快速清除、稳定性差等挑战，创新性地开发了层状双氢氧化物(LDH)/外泌体纳米杂化系统。研究人员通过将人脂肪源性干细胞(ADSC)来源的外泌体与LDH纳米材料复合，成功构建了具有缓释特性的LDH/Exo纳米杂化材料。研究结果表明，该材料不仅能保持外泌体的生物活性，还展现出显著的抗菌活性和促进成纤维细胞迁移的能力，为开发新型伤口愈合治疗方案提供了重要技术支撑。
在再生医学领域，皮肤伤口愈合一直是一个充满挑战的研究课题。特别是慢性伤口和复杂创伤的治疗，往往需要综合多种治疗策略才能取得理想效果。近年来，外泌体——这种由细胞分泌的纳米级囊泡，因其出色的细胞间通信功能和丰富的生物活性物质，已成为伤口愈合研究的新星。这些微小囊泡能够携带蛋白质、核酸等信号分子，精准调控炎症反应、细胞增殖和血管生成等愈合关键环节。然而，外泌体在实际应用中却面临着稳定性差、易被快速清除等技术瓶颈。
正是在这样的背景下，来自伊朗国家基因工程与生物技术研究所的研究团队开展了一项创新性研究，他们将外泌体与层状双氢氧化物(Layered Double Hydroxide, LDH)纳米材料相结合，开发出一种新型的纳米杂化系统。这项发表于《Scientific Reports》的研究工作，为克服外泌体应用限制提供了新的解决方案。
研究人员采用的关键技术方法包括：通过共沉淀法合成Ca/Al-LDH纳米材料；使用商品化试剂盒从人脂肪源性干细胞(ADSC)中分离外泌体，并通过动态光散射(DLS)、Western blot等技术进行表征；采用物理吸附法制备LDH/Exo纳米杂化材料；利用FE-SEM、AFM、FTIR、EDX等技术对材料进行系统表征；通过MTT法评估细胞毒性， scratch assay分析细胞迁移能力，并考察材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性。
表征外泌体与LDH/Exo纳米杂化材料
研究首先成功从ADSC中分离出外泌体，这些外泌体表现出典型的杯状形态，粒径约为45纳米，表面带负电荷(-22mV)。Western blot分析证实了外泌体标志物CD9、CD63和CD81的表达。同时，通过共沉淀法合成的LDH呈现出典型的六边形片层结构。当外泌体与LDH复合后，FE-SEM图像显示外泌体完整地吸附在LDH表面，FTIR分析表明外泌体的化学结构在杂交过程中保持不变。
抗菌活性
抗菌实验结果显示，LDH/Exo纳米杂化材料对革兰阴性菌(大肠杆菌)和革兰阳性菌(金黄色葡萄球菌)均表现出剂量依赖性的抗菌活性。其中，浓度为125μg/800μL的纳米杂化材料显示出最强的抗菌效果，这表明LDH与外泌体的结合产生了协同抗菌效应。
释放研究
释放动力学研究表明，LDH能够实现外泌体的持续释放。在最初的24小时内，约有80%的外泌体从载体中释放，随后进入缓慢释放阶段，在48小时达到释放峰值。这种释放特性有利于在伤口愈合早期提供足够的生物活性物质，同时在后期维持持续的治疗效果。
体外细胞培养研究
细胞毒性实验表明，LDH/Exo纳米杂化材料在浓度高达125μg/mL时，对L929小鼠成纤维细胞的存活率仍保持在70%以上，表现出良好的生物相容性。值得注意的是，材料在不同浓度下表现出双相效应：低浓度(25和50μg/mL)促进细胞增殖，而高浓度(100和125μg/mL)虽略微降低细胞代谢活性，但仍处于安全范围内。
Scratch assay
划痕实验结果显示，LDH/Exo纳米杂化材料能显著促进L929细胞的迁移。与对照组和单纯外泌体组相比，浓度为100和125μg/mL的LDH/Exo处理组在24小时内表现出最高的伤口闭合率。这表明LDH载体不仅保护了外泌体的生物活性，还增强了其促进细胞迁移的能力。
研究的讨论部分深入分析了LDH/Exo纳米杂化系统的优势。LDH作为载体材料，不仅能保护外泌体免遭快速降解和清除，还能通过静电相互作用增强外泌体在伤口部位的滞留。这种协同作用使得纳米杂化材料在促进伤口愈合方面表现出优于单纯外泌体的效果。特别值得注意的是，材料在促进细胞迁移和抗菌方面的双重功能，为复杂伤口的管理提供了综合解决方案。
尽管该研究在体外实验中取得了令人鼓舞的结果，但作者也指出了当前研究的局限性，包括未评估纳米杂化材料在体内的滞留和清除特性，以及缺乏动物模型验证。这些将是未来研究的重要方向。
综上所述，这项研究首次成功构建了ADSC来源外泌体与LDH的纳米杂化系统，并证实其在伤口愈合应用中的巨大潜力。该工作不仅为外泌体的临床应用提供了新的技术路径，也为开发多功能伤口愈合材料奠定了重要基础。随着后续研究的深入开展，这种新型纳米杂化材料有望成为慢性伤口治疗的有效策略。
