智能响应水凝胶促进外泌体按需释放2026-07-16 08:47:16
根据刺激源的不同,可分为内部微环境响应和外部物理刺激响应两大类。pH响应型调控:伤口处由于糖酵解增强和细菌代谢产物积累,微环境通常呈弱酸性。pH响应型水凝胶利用这一特征,由含对pH敏感的基团或化学键的聚合物构建。酸性条件下,这些基团会发生质子化/去质子化,或敏感键发生断裂,导致水凝胶网络结构解交联或剧烈溶胀,加速EVs释放。例如,Yang等构建的水凝胶以氧化普鲁兰和羧甲基壳聚糖通过席夫碱键交联,将外泌体均匀包埋于三维网络中。席夫碱键在中性环境下结构稳定,而处于伤口酸性环境时,席夫碱键则会断裂导致水凝胶降解,触发外泌体释放。糖尿病小鼠模型中,该水凝胶可有效下调炎症因子表达,促进M2型巨噬细胞极化,增强血管新生,明显加快创面愈合。酶响应型调控:伤口愈合过程,尤其是慢性伤口,通常伴随特定蛋白酶如MMP-2、MMP-9及组织蛋白酶等过度表达。酶响应型水凝胶通过将这些酶的底物多肽序列作为交联剂整合到水凝胶网络中,当水凝胶暴露于高酶浓度的伤口环境时,多肽交联点被特异性切割,网络结构被破坏,进而实现EVs的定点、定时释放。Meng等针对糖尿病慢性创面持续高表达MMP-9的特点,设计了一种可注射的MMP-9响应水凝胶。
当MMP-9浓度升高时,水凝胶中敏感的PVGLIG肽段被酶切,交联网络解离,释放出包埋的M2巨噬细胞源外泌体,诱导抗炎型M2巨噬细胞极化。ROS响应型调控:伤口早期会大量生成ROS,形成持续的氧化应激微环境,成为阻碍创面正常愈合的关键病理因素之一。研究者开发了具有ROS响应能力的水凝胶,其中引入硫醚、硒或芳基硼酸酯等可被高水平ROS氧化的活性基团,引起聚合物链断裂或凝胶网络亲、疏水性变化,实现内部包裹EVs的靶向释放。且其响应过程本身可不断消耗创面局部过量的ROS,有效缓解氧化应激水平,为组织再生创造更适宜的微环境。
出自《携载细胞外囊泡水凝胶在伤口愈合中的构建策略与应用前景》作者杨艳伟,王上,霍利月。
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