经水凝胶缓释的干细胞外囊泡，加速糖尿病创面愈合，让血管长起来

随着全球老龄化社会的到来，糖尿病患者的数量不断增加，糖尿病足、糖尿病溃疡等慢性难愈合性创面的发生率也在逐年升高。血管生成功能障碍是导致糖尿病创面不愈合的主要原因。因此，促进创面血管再生，改善局部血液供应，是糖尿病创面治疗的关键。

外囊泡（外泌体就是外囊泡的一种）是天然纳米颗粒，是理想的药物递送载体，可以作为载体递送分子和基因药物，为糖尿病不愈合创面治疗提供新的策略，近年来引起了研究者的广泛关注。

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基础知识介绍    

干细胞外囊泡和血管新生

血管生成在组织修复 中非常重要 。因为供养和供氧不能离开血管方圆200μm之内，否则没有良好的血供，细胞就活不下去。因此， 高效的血管生成，改善局部血液供应，是糖尿病创面治疗的关键 。 细胞外囊泡 （extracellular vesicles，EVs） 包括 外泌体，微囊泡和凋亡小体 。 细胞外囊泡，具有独特的介导细胞间通信和相互作用。天然外囊泡可能不包含那么多用于疾病治疗的活性成分，因此治疗效果有限。 如果通过外囊泡递送促进血管再生的小分子药物，则有助于促进糖尿病创面愈合 。

血管生成剂：VH298

VH298，一种缺氧诱导因子-1α （HIF-1α） 的稳定剂。HIF-1α可以促进血管生成，并在缺氧条件下促进伤口愈合。然而，与非糖尿病创面相比，糖尿病创面中 HIF-1α的表达明显降低。Catrina等报道，糖尿病创面缺氧条件下HIF-1α保护内皮受损的机制可能与高血糖有关，而高血糖也可导致内皮功能障碍。近期研究表明，维持HIF-1α稳定是糖尿病伤口愈合的一种有前途的治疗策略。 在糖尿病创面治疗过程中，如果血管生成剂VH298结合外囊泡使用，或许会起到更好的治疗效果。如果同时结合水凝胶让其缓释使用呢，是不是效果更棒？

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水凝胶+载药外囊泡，促进糖尿病创面愈合   近日，解放军总医院付小兵院士、张翠萍研究员，联合湖北省太和医院李海红教授课题组报道了一项研究成果，报道了 利用GelMA水凝胶和细胞外囊泡作为小分子药物VH298的递送平台，增强了VH298向血管内皮细胞靶向递送的效率，提高了其促进难愈合创面愈合和血管再生的效果 。 这项工作为未来糖尿病溃疡的治疗提供一种新的方案。这项研究发表在 Acta Biomaterialia 上。

研究思路

1. 提取表皮干细胞外囊泡，制备含血管生成剂的外囊泡，即VH298（VH-EVs）

2. 用VH-EVs 处理人脐带血管内皮细胞（HUVECs），评价HUVECs的增殖、迁移和管形成能力，观察VH-EV的血管生成效果。

3. 通过RNAi实验证实了HIF-1α在改善内皮功能中的关键作用

4. 将GelMA与VH-EVs混合制得Gel-VH-EVs，开发了一种用于糖尿病伤口的水凝胶敷料。

5. 评价凝胶Gel-VH-EVs对糖尿病创面愈合和血管生成的影响，并探讨其作用机制。

图1. 动物体内研究示意图

体外实验

图2 天然细胞外囊泡与载药细胞外囊泡的特征鉴定

在这项研究中，研究者采用37 °C共孵育法，构建了负载VH298的功能化的干细胞细胞外囊泡（VH-EVs），然后对载药前后细胞外囊泡的结构、粒径大小和表面标志CD63、CD9、TSG101等进行了鉴定，确定VH-EVs特征符合外囊泡的鉴定标准。

图3.VH-EVs处理HUVECs细胞增殖、迁移和血管形成情况

体外实验（图3）发现：同等浓度的VH-EVs和单药VH298组相比，VH-EVs更能有效促进人脐带血管内皮细胞的增殖、迁移和成管能力。

图4.VH-EVs通过HIF-1α介导的通路增强血管生成能力

体外实验（图4）发现：如果将VH-EVs组内皮细胞中的HIF-1α进行干扰敲低后，这一优势则被明显削弱，这一现象说明： VH-EVs 携带的VH298通过HIF-1α发挥内皮保护，促进血管生成作用。

动物实验

图5. GelMA缓释VH-EVs有效促进糖尿病小鼠的创面愈合

在进一步的实验中，研究者通过VH-EVs和水凝胶GelMA混合，开发出一种具有良好力学性能和缓释性能的伤口修复敷料 （Gel-VH-EVs)，可用于糖尿病伤口修复 。 体内实验结果表明， Gel-VH-EVs可显著促进糖尿病小鼠创面血管新生，改善局部血液供应，发挥最好的促创面愈合效果，其机制可能与HIF-1α/VEGFA通路激活有关 。 ▉ 外囊泡促进血管再生的可能机制

Gel-VH-EVs 促进血管新生机制 总结一下， 首先，本研究构建了基于GelMA水凝胶和干细胞外囊泡（VH-EVs）的小分子（VH298）递送平台，即Gel-VH-EVs。接着，随着负载VH298的干细胞外囊泡从GelMA水凝胶中持续释放并被血管内皮细胞吸收，VH298进入细胞质。最后，VH298通过阻断常氧条件下VHL和HIF-1α的结合，特异性抑制HIF-1α的泛素化和降解，促进HIF-1α的稳定，并激活HIF-1α介导的信号通路，促进血管生成和加速糖尿病创面愈合 。 Gel-VH-EVs水凝胶敷料有效改善了小分子的应用途径，提高了其生物利用度，并为糖尿病创面治疗及局部血管修复再生提供了新的治疗策略。

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文末小结  

本研究证实，经水凝胶缓释的细胞外囊泡，可增强血管生成能力，加速糖尿病创面愈合。究其机制是通过负载一种血管生成剂VH298实现的，VH298可促进HIF-1α的稳定，并激活HIF-1α介导的信号通路，促进血管生成和加速糖尿病创面愈合。

此外，水凝胶GelMA具有良好的机械和生物性能，可提供持续的缓释效果。新开发的Gel-VH-EVs水凝胶敷料在糖尿病创面治疗方面前景广阔。