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本文系统综述了 2010 - 2024 年含 miRNA 的 SC-EVs 水凝胶在动物皮肤再生中的应用,助力伤口愈合。
干细胞来源的细胞外囊泡(SC-EVs)联合水凝胶在动物皮肤再生模型中的研究进展
在皮肤再生医学领域,干细胞来源的细胞外囊泡(Stem cell-derived extracellular vesicles,SC-EVs)正逐渐崭露头角,为伤口愈合带来新的希望。SC-EVs 有着和干细胞相似的优势,比如免疫排斥反应低、致瘤风险小,这让它在临床应用方面极具潜力。
SC-EVs 是一种微小的囊泡,别看它个头小,里面却装满了宝藏 —— 微小 RNA(microRNAs)。这些 microRNAs 在伤口愈合过程中发挥着关键作用,它们主要通过促进血管生成和调节免疫反应这两大途径,助力伤口恢复。血管生成就像是为受伤的组织修建一条条 “生命通道”,能及时输送营养物质和氧气,为组织修复提供必要的物质基础;而免疫调节则像是一支训练有素的 “维和部队”,能维持伤口局部的免疫平衡,避免过度炎症反应对组织造成二次损伤。
然而,SC-EVs 在实际应用中也面临着一些挑战。一方面,它在体内很容易被快速降解,就像一个脆弱的 “快递包裹”,还没来得及把里面的 “宝贝” 送到目的地,就被 “损坏” 了;另一方面,细胞对 SC-EVs 的摄取效率不高,这使得它携带的 microRNAs 不能充分发挥作用,大大限制了其再生能力。
这时候,水凝胶(hydrogels)挺身而出,成为了 SC-EVs 的 “得力助手”。hydrogels 具有可调节的特性,就像是一个量身定制的 “智能运输舱”,可以作为载体,将富含 microRNA 的 SC-EVs 精准地运输到损伤部位,并且能够实现可持续释放,让 microRNAs 能持续发挥促进伤口愈合的作用。
为了深入了解这一领域的研究进展,科研人员进行了一项系统的文献综述(PROSPERO ID: CRD42024588072),专门针对 2010 年到 2024 年间发表的,关于在动物皮肤再生模型中,将富含 microRNA 的 SC-EVs 整合到 hydrogels 中的研究进行梳理。在最初检索到的 89 篇文献中,经过层层筛选,最终只有 12 篇符合研究标准。
一、糖尿病伤口的治疗困境与突破
糖尿病伤口是临床上较为棘手的问题,它有着独特的病理特征。长期的高血糖状态使得伤口局部处于慢性炎症环境,就像一个 “战火纷飞” 的战场,炎症反应持续不断;同时,大量的活性氧物质产生,引发氧化应激,对细胞和组织造成损伤;而且,巨噬细胞的极化过程出现缺陷,这一 “免疫指挥官” 无法正常发挥作用,导致伤口愈合过程受到严重阻碍,再生效果往往不尽如人意。
不过,hydrogels 为糖尿病伤口的治疗带来了新的转机。研究发现,hydrogels 能够巧妙地调节巨噬细胞的表型,将具有促炎作用的 M1 型巨噬细胞转化为有利于伤口愈合的 M2 型巨噬细胞。这一转变就像是给 “捣乱分子” 重新 “洗脑”,让它们变成了 “建设者”。M2 型巨噬细胞可以分泌多种细胞因子,促进胶原蛋白的产生,就像为伤口修复提供了坚固的 “建筑材料”;还能增强成纤维细胞的运动能力,使得这些细胞能够快速迁移到伤口部位,参与组织修复;此外,M2 型巨噬细胞还能大力促进血管生成,为伤口愈合营造良好的微环境,从而有效改善糖尿病伤口的愈合情况。
二、烧伤伤口的治疗策略
烧伤伤口同样面临着诸多难题。肥厚性瘢痕形成会让伤口部位的皮肤变得又硬又厚,不仅影响美观,还会限制肢体的正常活动;长时间的炎症反应会持续损伤周围组织;而且,烧伤后的皮肤屏障受损,极易引发感染,进一步加重病情,导致伤口恢复缓慢。
在针对烧伤伤口的研究中,透明质酸(Hyaluronic acid,HA)衍生的 hydrogels 表现出色。这种 hydrogels 中融入了 miR-21-5p,并且在表面进行了聚多巴胺和阳离子抗菌肽处理。miR-21-5p 就像是一个 “修复小能手”,能够发挥多种积极作用。聚多巴胺和阳离子抗菌肽的修饰则让 hydrogels 如虎添翼,它不仅具有抗炎特性,能够减轻伤口的炎症反应,还能抑制细胞凋亡,保护受伤的细胞,同时具有促血管生成的能力,促进伤口部位的血管新生。这些特性共同作用,使得 HA 衍生的 hydrogels 能够有效促进烧伤伤口的愈合,减少瘢痕形成。
三、提高水凝胶性能的方法
为了让 hydrogels 在皮肤再生中发挥更大的作用,科研人员还探索了多种提高其性能的方法。比如,通过添加金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)、壳聚糖以及细胞外基质(Extracellular Matrix,ECM)等元素,可以增强 hydrogels 的细胞黏附能力。这就好比给 hydrogels 穿上了一层 “强力胶水衣”,使其能够更好地与细胞结合,为细胞的生长和增殖提供更稳定的环境。
此外,刺激响应性或阶段特异性 hydrogels 也是研究的热点方向。这类 hydrogels 就像拥有 “智能大脑” 一样,能够根据伤口微环境的变化,如 pH 值、温度、炎症因子浓度等,做出相应的反应,实现精准的靶向治疗。在伤口炎症期,它可以释放抗炎物质;在组织修复期,又能释放促进细胞增殖和分化的因子,大大提高了伤口愈合的效率。
尽管目前在 SC-EVs 联合 hydrogels 用于动物皮肤再生的研究方面已经取得了一定的成果,但仍有许多未知等待探索。未来,还需要进一步开展深入的研究和大量的临床试验,不断优化 hydrogels 的配方和性能,深入了解 SC-EVs 与 hydrogels 之间的相互作用机制,以进一步提高这种联合治疗方式的伤口愈合效率,推动其从实验室走向临床应用,为广大皮肤损伤患者带来真正的福祉。
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