一种仿生冷冻保护剂能够保持细胞外囊泡的生物活性，以便通过静脉注射使用，并能促进伤口愈合

《Journal of Nanobiotechnology》：A biomimetic cryoprotectant preserves extracellular vesicles bioactivity for intravenous administration and potentiates wound healing

　　

摘要

由于具有天然的生物相容性以及传递功能性生物分子的能力，细胞外囊泡已成为药物递送和疾病治疗领域的极具前景的载体。然而，现有的储存技术存在诸多局限，比如长期冷冻会导致结构降解和生物活性丧失，而传统的冷冻保护剂如DMSO和甘油则不适合静脉注射，这些因素都为该技术的临床应用带来了巨大障碍。在此，我们通过生成式人工智能辅助从“人类代谢组数据库”中筛选出具有生理相关性的候选物质，合理设计出一种仿生冷冻保护剂DDAS。DDAS由右旋糖酐、白蛋白和唾液酸组成，这三种成分因其协同稳定作用及良好的生物相容性而被选中。与传统的保存介质相比，DDAS显著提升了细胞外囊泡在长时间冷冻及反复冻融过程中的稳定性，有效保持了囊泡的形态、颗粒浓度以及负载蛋白的功能，同时减少了聚集和膜损伤。值得注意的是，DDAS几乎无细胞毒性且生物相容性优异，因此无需再次分离或清洗即可直接静脉注射。更重要的是，用DDAS保存的干细胞来源细胞外囊泡在体内仍能保持其治疗活性，可显著减轻炎症并加速伤口愈合。总体而言，这项研究开发并验证了由生成式人工智能辅助设计的实用且具备临床应用价值的仿生冷冻保护剂DDAS。它能够实现细胞外囊泡的长期保存并保持其功能完整性，进而大幅提升干细胞来源细胞外囊泡在伤口愈合中的治疗效果，充分释放其临床潜力。

图形摘要

由于具有天然的生物相容性以及传递功能性生物分子的能力，细胞外囊泡已成为药物递送和疾病治疗领域的极具前景的载体。然而，现有的储存技术存在诸多局限，比如长期冷冻会导致结构降解和生物活性丧失，而传统的冷冻保护剂如DMSO和甘油则不适合静脉注射，这些因素都为该技术的临床应用带来了巨大障碍。在此，我们通过生成式人工智能辅助从“人类代谢组数据库”中筛选出具有生理相关性的候选物质，合理设计出一种仿生冷冻保护剂DDAS。DDAS由右旋糖酐、白蛋白和唾液酸组成，这三种成分因其协同稳定作用及良好的生物相容性而被选中。与传统的保存介质相比，DDAS显著提升了细胞外囊泡在长时间冷冻及反复冻融过程中的稳定性，有效保持了囊泡的形态、颗粒浓度以及负载蛋白的功能，同时减少了聚集和膜损伤。值得注意的是，DDAS几乎无细胞毒性且生物相容性优异，因此无需再次分离或清洗即可直接静脉注射。更重要的是，用DDAS保存的干细胞来源细胞外囊泡在体内仍能保持其治疗活性，可显著减轻炎症并加速伤口愈合。总体而言，这项研究开发并验证了由生成式人工智能辅助设计的实用且具备临床应用价值的仿生冷冻保护剂DDAS。它能够实现细胞外囊泡的长期保存并保持其功能完整性，进而大幅提升干细胞来源细胞外囊泡在伤口愈合中的治疗效果，充分释放其临床潜力。

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