《Bioactive Materials》：A multifunctional DECM/PLMA hydrogel incorporated with engineered PRP-derived exosomes enabling PHD2 silencing for skin wound repair
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皮肤缺损修复仍然是一个严峻的临床挑战，其特点是持续感染风险、血管生成受损和炎症反应失调。现有的基于水凝胶的伤口敷料不能同时解决结构完整性、抗菌功效和组织再生的时空协调。在这里，研究人员报告了一种多功能生物活性水凝胶系统的开发，该系统通过将脱细胞肌腱细胞外基质（
皮肤缺损修复仍然是一个严峻的临床挑战，其特点是持续感染风险、血管生成受损和炎症反应失调。现有的基于水凝胶的伤口敷料不能同时解决结构完整性、抗菌功效和组织再生的时空协调。在这里，研究人员报告了一种多功能生物活性水凝胶系统的开发，该系统通过将脱细胞肌腱细胞外基质（DECM）与聚-L-赖氨酸甲基丙烯酰（PLMA）整合，并通过电穿孔加载靶向脯氨酰羟化酶域蛋白2（PHD2）的siRNA，进一步用工程化的富血小板血浆外泌体（PRP-Exos）功能化。PLMA固有的阳离子性质赋予其强大的广谱抗菌活性，而负载siRNA-PHD2的PRP-Exos的持续释放实现了高效的PHD2沉默，从而稳定了缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）并增强了下游促血管生成信号。同时，从DECM基质释放的生物活性信号促进成纤维细胞向肌成纤维细胞分化和I型胶原生物合成，营造有利于再生的微环境。在正常和糖尿病小鼠全层皮肤缺损模型中，DEPL@E-SI通过促进血管生成、炎症消退和细胞外基质重塑，显著加速伤口闭合。这些发现确立了DEPL@E-SI作为一个有前景的治疗平台，具有皮肤组织工程和临床伤口管理的转化潜力。
**研究背景与问题**
皮肤缺损修复是临床重大挑战，尤其在大面积烧伤、糖尿病溃疡等情况下，伤口愈合常伴随持续感染风险、血管生成不足及炎症反应失调。现有水凝胶敷料（如聚乙二醇、海藻酸钠基）多作为被动物理屏障，缺乏主动协调组织再生的生物活性信号，难以同时满足结构完整性、抗菌效能和时空调控的需求。因此，开发一种兼具仿生支持、抗菌保护和促再生功能的多功能水凝胶平台至关重要。
**研究内容与结论**
研究人员构建了一种由脱细胞肌腱细胞外基质（DECM）与聚-L-赖氨酸甲基丙烯酰（PLMA）复合的光交联水凝胶，并整合了通过电穿孔加载靶向脯氨酰羟化酶域蛋白2（PHD2）小干扰RNA（siRNA-PHD2）的工程化富血小板血浆外泌体（PRP-Exos），形成DEPL@E-SI系统。该水凝胶中的PLMA赋予广谱抗菌活性，而siRNA-PHD2的持续释放实现PHD2沉默，稳定缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）并增强下游促血管生成信号；同时DECM基质释放的生物活性因子促进成纤维细胞向肌成纤维细胞分化和I型胶原合成。在正常和糖尿病小鼠全层皮肤缺损模型中，DEPL@E-SI通过促进血管生成、炎症消退和细胞外基质重塑显著加速伤口闭合。该成果发表于《Bioactive Materials》，表明DEPL@E-SI是兼具转化潜力的皮肤组织工程平台。
**关键技术方法（不超过250字）**
研究人员从猪跟腱制备脱细胞肌腱细胞外基质（DECM），与聚-L-赖氨酸甲基丙烯酰（PLMA）混合并经紫外光交联形成复合水凝胶。从兔血分离富血小板血浆外泌体（PRP-Exos），通过电穿孔加载靶向PHD2的siRNA。采用扫描电镜、傅里叶红外光谱、流变学等表征水凝胶理化性质。体外抗菌实验用金黄色葡萄球菌和大肠杆菌。体外促血管生成评价采用人脐静脉内皮细胞（HUVEC）管形成和迁移实验，成纤维细胞功能评价采用Transwell迁移和划痕实验。体内实验使用C57BL/6J小鼠正常及糖尿病全层皮肤缺损模型（样本队列来源：小鼠，每组10只，共50只），通过组织学染色和免疫荧光评估再生效果。
**研究结果**
3.1 **脱细胞肌腱细胞外基质-聚-L-赖氨酸甲基丙烯酰（DECM-PLMA）水凝胶的制备与表征**：通过CCK-8实验筛选出最佳PLMA浓度为3%（w/v），该浓度下细胞活性与对照组无显著差异，且高于9%浓度。扫描电镜显示DECM-PLMA（DEPL）具有比DECM更致密的多孔结构。傅里叶红外光谱证实PLMA成功整合，且外泌体加载未改变化学结构。活/死染色和细胞骨架染色显示细胞在DEPL表面良好粘附和增殖。流变学表明DEPL在温度、频率和应变扫描中均表现出更优的结构稳定性和抗剪切能力，压缩模量与DECM无显著差异，但降解速率更慢，保水性更优。
3.2 **富血小板血浆外泌体（PRP-Exos）的表征**：纳米颗粒追踪分析显示外泌体粒径75-175 nm，电穿孔后粒径略增但形态、表面标志物（CD63、TSG101）和zeta电位无明显变化。透射电镜确认典型双层碟形结构。电穿孔后siRNA加载效率达16.39±2.70%，且能实现细胞内共递送，而简单混合组无法共递送。外泌体在DEPL中均匀分布，释放呈双相模式：前3天快速释放（42.53%），21天累积释放77.08%。
3.3 **DEPL的体外抗菌活性**：与DECM相比，DEPL显著抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌生长，琼脂平板和OD
600测量均显示杀菌效果。活/死染色和扫描电镜证实DEPL导致细菌膜损伤，其中大肠杆菌膜肿胀破裂，金黄色葡萄球菌表面塌陷。
3.4 **DEPL-E@SI的体外促血管生成作用**：Western blot和RT-qPCR验证PRP-Exos电穿孔加载siRNA-PHD2（E-SI）在HUVEC中实现PHD2敲低。管形成实验显示DEPL-E@SI的管数量和长度显著高于DEPL-E@NC（电穿孔siRNA阴性对照），VEGF分泌量最高。免疫荧光证实DEPL-E@SI组PHD2降低、HIF-1α升高、VEGF和CD31表达增强。划痕实验显示DEPL-E@SI迁移率最高。HIF-1α敲低实验证实VEGF上调依赖于PHD2沉默介导的HIF-1α稳定，而非PRP-Exos固有因子。
3.5 **DEPL-E@SI对成纤维细胞的体外促愈合作用**：E-SI在3T3成纤维细胞中同样有效敲低PHD2。Transwell和划痕实验显示DEPL-E@SI与DEPL-E@NC迁移率无显著差异，表明PHD2敲低不额外增强成纤维细胞迁移。免疫荧光显示DEPL-E@SI显著上调HIF-1α，并促进α-SMA和COL1A1表达，但所有含外泌体组均显著促进这两种蛋白，提示PRP-Exos本身是主要促纤维化因子。
3.6 **体内皮肤再生评估**
3.6.1 **正常小鼠全层皮肤缺损模型**：伤口闭合图像显示DEPL-E@SI在前6天显著加速伤口缩小，后6天效应减弱。H&E染色显示DEPL-E@SI伤口长度最小，组织结构改善。Masson三色染色显示DEPL-E@SI胶原沉积最多，且I型/III型胶原比值最高，纤维排列最接近正常皮肤。免疫荧光：第6天DEPL-E@SI组PHD2显著降低、HIF-1α和VEGF显著升高；第12天HIF-1α和VEGF仅呈上升趋势不显著。α-SMA在第6天最高、第12天最低，IL-1β和CD68在所有治疗组降低，DEPL-E和DEPL-E@SI无显著差异。CD206/iNOS染色显示M1/M2比值在DEPL-E@SI组最低，但与DEPL-E无显著差异。α-SMA/CD31双阳性血管密度在DEPL-E@SI组最高。
3.6.2 **糖尿病小鼠全层皮肤缺损模型**：伤口闭合和H&E/Masson染色显示DEPL-E@SI显著促进伤口愈合和胶原沉积。免疫荧光证实DEPL-E@SI在第6天有效敲低PHD2，M1/M2比值呈下降趋势但不显著。α-SMA/CD31双阳性血管密度在DEPL-E@SI组最高，同时α-SMA阳性面积最低。
**讨论与结论**
讨论部分指出，DEPL的凝胶化行为对PLMA浓度呈非单调依赖，可能与电荷相互作用有关。DEPL的致密多孔结构有利于外泌体保留和细胞生长，其降解速率较慢，适合维持创面湿润环境。流变学表明DEPL具有更好的机械韧性，能承受皮肤运动剪切力。电穿孔未显著影响外泌体结构和功能，且siRNA加载效率高。DEPL-E@SI通过三方面促进血管生成：DECM基质固有活性、PRP-Exos直接递送生长因子、PHD2敲低稳定HIF-1α并放大VEGF表达。在成纤维细胞中，PHD2敲低未额外促进迁移，但PRP-Exos本身促进分化。体内实验表明，DEPL-E@SI通过早期促血管生成、中期促胶原沉积和晚期重塑实现有序再生，且α-SMA的动态变化反映理想伤口愈合特征。糖尿病模型中，DEPL-E@SI在血糖升高条件下仍有效敲低PHD2，主要通过增强血管生成而非直接抗炎发挥疗效。该系统的创新性在于将DECM支架、PRP-Exos和siRNA-PHD2整合于单一平台，为多机制协同治疗皮肤伤口提供新策略。研究局限性包括未评估体内抗菌效果、未系统检测炎症因子和基质金属蛋白酶，以及大规模生产和长期安全性需进一步验证。
**研究结论**：本研究成功构建了一种用于皮肤再生的生物活性水凝胶系统（DEPL-E@SI），该系统利用脱细胞肌腱细胞外基质-聚-L-赖氨酸甲基丙烯酰（DECM-PLMA）水凝胶作为仿生支撑支架，递送通过电穿孔高效加载siRNA-PHD2的富血小板血浆外泌体（PRP-Exos）。系统表征证实了该水凝胶良好的理化性质、生物相容性和体外抗菌活性。此外，体外和体内评价均表明，DEPL-E@SI为组织再生提供了支持性微环境。总之，DEPL-E@SI生物活性水凝胶通过促进血管生成、调节炎症微环境和促进细胞外基质重塑，加速皮肤伤口愈合。
