创伤、手术及疾病后的创口愈合不良影响全球数百万人。创口愈合过程中涉及多个调控轴和生物物理信号，尤其是在炎症阶段，过量的活性氧（ROS）会增强促炎因子的表达[1]。为了加速皮肤再生，生长因子等生物活性因子促进血管生成、重新上皮化和细胞外基质重塑[2]。近年来，干细胞细胞外囊泡（EVs）因其携带生长因子和microRNA，可以促进细胞迁移、存活和再生，在创伤修复中展现出潜力[3]。然而，EVs的半衰期较短，难以维持其生物活性。尽管生物活性支架如水凝胶和胶原蛋白能延长EVs在皮肤上的停留时间，但由于皮肤的物理屏障，支架材料难以有效递送EVs，导致miRNA转染效率低下[4]。为了提高递送效率，脂基液晶（LLC）作为一种新兴的递送系统，因其脂质分子特性，可克服皮肤屏障，增强药物的溶解度和皮肤通透性，同时具备良好的黏附性和递送潜力，因此在创口管理中具有较大应用前景[5]。
在这项研究中，研究人员设计了一种基于抗氧化脂质材料的脂质液晶，递送干细胞EVs（EVs@DALC），在创口愈合的多个阶段发挥综合治疗效果（图 1）。将3,4 -二羟基苯丙酸与二油硬脂素-3-氨基-1,2-丙二醇连接合成新型脂质材料（DA），并用于制备基于抗氧化脂质材料的脂质液晶（DALC）。将DALC与AMSC-EVs共孵育构建EVs@DALC。含儿茶酚基团的DALC能够清除创面部位过量的ROS，发挥抗炎作用。同时，得益于DALC良好的递送特性，EVs@DALC有望增强细胞摄取和溶酶体逃逸，促进EVs携带的miRNA的转染，增强皮肤细胞的增殖和迁移。
图1. （a）EVs@DALC的合成过程和（b）EVs@DALC在创口部位的治疗效果示意图
首先，研究人员成功合成了具有抗氧化活性的两亲性分子DA，并通过自组装形成了脂质液晶纳米颗粒（DALC）。将DA与脂肪酸和PBS按7:2:1比例制备了DALC，并与AMSC-EVs共孵育构建EVs@DALC。实验结果显示，EVs@DALC粒径约为300 nm，电位为16.9 mV，具有多层结构，含有干细胞细胞外囊泡的典型蛋白，具良好的生物相容性和安全性（图2）。
进一步评价EVs@DALC清除ROS及抗炎能力。研究结果表明，含有DA的EVs@DALC可有效清除ROS，通过减少炎症因子TNF-α和IL-6的表达，具有助于创口愈合的潜力（图3）。
图3. EVs@DALC具有ROS清除能力和抗炎作用
图4. 细胞摄取，内吞和细胞内途径研究
基于EVs@DALC卓越的皮肤滞留性和清除ROS的能力，研究进一步评估了其对于皮肤创口的愈合效果。结果显示，EVs@DALC显著加速了创口闭合，14天后创口愈合率达96.0%，远高于其他对照组（图6）。EVs@DALC促进了角质形成细胞的迁移和增殖，增强了胶原蛋白的生成和沉积，并促进新生血管的形成（图 7）。这归因于AMSC-EVs携带的功能性生物分子，以及DALC促进细胞摄取和抗氧化、抗炎效果。结果表明，EVs@DALC在创口愈合过程中可能具有巨大的应用价值，其优异的细胞内化和基因转染能力为的创伤治疗提供新的思路和策略。
综上所述，EVs@DALC具有强大的多阶段病理调控能力，包括干预炎症、增殖和基质重塑。构建的新型载体DALC可以用于EVs、细胞和基因递送；此外，EVs@DALC具有治疗各种以炎症环境为特征的疾病的潜力。
研究亮点
设计了一种具有ROS清除能力的脂质液晶（DALC）增强干细胞细胞外囊泡（AMSC-EVs）的递送，该新型载体具有用于EVs、细胞和基因递送的潜力； 脂基液晶支架（DALC）能够促进AMSC-EVs携带的miRNA在皮肤细胞中的转染； 构建的EVs@DALC为创口修复提供了一种多阶段病理调控策略。
文章信息
Volume 371, July 2024, Pages 298-312
作者信息
通讯作者
张馨欣，中国科学院上海药物研究所，研究员，课题组长，博士生导师，国家优青。主要研究方向是新型脂质纳米载药系统的应用基础研究，具体是以脂质成分为基础构建脂质纳米载体，实现药物的高效递送和精准释放，并通过生物学效应和递送机制研究，为新药研发提供安全、高效的制剂新技术与新方法。研究成果在Nat Commun，Angew Chem Int Ed，Nano Lett，J Extracell Vesicles，ACS Nano，J Control Release等国际主流学术期刊上发表论文50余篇。荣获上海市浦东新区明珠菁英人才奖、赛诺菲-中科院生命科学院青年人才奖、中国药学会青年药剂学奖，入选中国科学院青年创新促进会。研究获得了国家自然科学基金优秀青年基金、国家科技重大专项、国家药典委等项目的资助。主导开展了脂质纳米载体的新药转化研究，与国内大型制药集团合作完成了药品产业化和注册申报，申请发明专利20余项，获得新药临床和生产批件7项。
第一作者
李丽君，中国科学院上海药物研究所2022级直博生，主要从事新型脂质纳米载药系统的应用基础研究。以第一作者身份在Journal of Controlled Release上发表论文一篇；以共同作者身份在Nature Communications，Advanced Functional Materials，Pharmaceutical Fronts上发表论文3篇。
王颖，中国科学院上海药物研究所2020级硕士研究生，主要从事新型脂质纳米载药系统的应用基础研究。以第一作者身份在Journal of Extracellular Vesicles，Journal of Controlled Release上发表论文两篇；以共同作者身份在Nature Communications，Advanced Functional Materials，Pharmaceutical Fronts，《中国医药工业杂志》上发表论文4篇。
参考资料
S. Willenborg, S.A. Eming, Cellular networks in wound healing, Science 362 (6417) (2018) 891-892.
M. Schäfer, S. Werner, Oxidative stress in normal and impaired wound repair, Pharmacol. Res. 58 (2) (2008) 165-171.
S. Werner, R. Grose, Regulation of wound healing by growth factors and cytokines, Physiol. Rev. 83 (3) (2003) 835-870.
X.X. Zhang, W.W. Jiang, Y. Lu, T.T. Mao, Y. Gu, D.Y. Ju, C.M. Dong, Exosomes combined with biomaterials in the treatment of spinal cord injury, Front. Bioeng. Biotechnol. 11 (2023) 1077825.
A. Angelova, V.M. Garamus, B. Angelov, Z.F. Tian, Y.W. Li, A.H. Zou, Advances in structural design of lipid-based nanoparticle carriers for delivery of macromolecular drugs, phytochemicals and anti-tumor agents, Adv. Colloid Interface Sci. 249 (2017) 331-345.
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