葡萄柚外泌体微针系统通过修复肌腱修复微环境治疗肌腱病

本研究创新性地开发了负载葡萄柚外泌体（GF-Exos）的可溶性微针贴片（MN@GF-Exos），通过多机制协同作用治疗肌腱病。GF-Exos能显著抑制氧化应激（ROS）、促进肌腱细胞（tenocytes）增殖迁移、恢复I型胶原合成，并通过极化巨噬细胞至M2修复表型改善炎症微环境。结合微针（MN）的时空控释特性，该体系在小鼠肌腱炎模型中实现了组织结构修复与力学功能恢复，为植物源性囊泡（PELNs）的临床转化提供了新思路。

　　

1 引言

肌腱病作为临床常见疾病，其特征性病理改变包括细胞外基质（ECM）稳态失调、炎症浸润和胶原结构紊乱。传统治疗因全身给药毒性及局部靶向性不足面临挑战。植物源性细胞外囊泡（PELNs）凭借其天然活性成分（如柚皮苷、黄酮类）和跨物种兼容性展现出独特优势。本研究首次将葡萄柚外泌体（GF-Exos）与可溶性透明质酸微针（MN）结合，构建兼具抗炎与再生功能的靶向治疗系统。

2 材料与方法

2.1 葡萄柚外泌体制备

通过蔗糖密度梯度离心法分离GF-Exos，透射电镜显示30%-45%密度区间囊泡结构完整，纳米颗粒追踪分析（NTA）确认中位粒径为400 nm。热稳定性实验证实其在微针制备过程中能保持结构完整性。

2.2 微针载药系统构建

将GF-Exos（100 μg/mL）与10% GelMA溶液混合，经真空除泡、UV固化制成高860 μm的四面体微针阵列。力学测试显示单针断裂力达1.7 N，满足皮肤穿透需求。

2.3 细胞实验

原代肌腱细胞经H₂O₂诱导氧化应激后，GF-Exos处理组ROS水平降低46%，EdU阳性细胞增加2.1倍，划痕实验显示24小时迁移率提升至66%。免疫荧光证实I型胶原合成恢复，且p-Smad2/3磷酸化水平显著升高。

2.4 动物模型

胶原酶诱导的小鼠跟腱炎模型显示，MN@GF-Exos组治疗14天后仍可检测到DiD标记信号。组织学分析显示胶原纤维取向角（±20°内占比60%）接近正常组，且无异位骨化。

3 结果

3.1 多维度修复机制

转录组学揭示GF-Exos通过调控细胞因子-受体互作通路，同时抑制IL-17/NF-κB炎症通路并激活ECM组织相关基因。GSEA分析显示TGF-β信号通路关键基因（Smad3/4、ACTA2、COL1A1）显著上调。

3.2 功能恢复验证

CatWalk步态分析显示MN@GF-Exos组摆动期缩短至0.13秒，最大接触面积恢复91%。力学测试表明其弹性模量（Young's modulus）较空白组提高3.2倍。

3.3 生物安全性

血清生化指标（ALT/AST等）均处于正常范围，主要器官H&E染色未见病理改变，证实该系统具有良好的生物相容性。

4 讨论

该研究突破性地将植物外泌体与微针技术结合，其多重作用机制包括：

1. 抗氧化：通过柚皮苷清除ROS
2. 促再生：激活TGF-β/Smad通路促进胶原重塑
3. 免疫调节：使M1/M2巨噬细胞比例从5:1优化至1:3
   相较于传统NSAIDs单靶点治疗，MN@GF-Exos展现出更优的时空控释特性和组织修复效能。未来需在大型动物模型中验证其长期疗效，并探索3D动态培养系统以提升临床转化预测性。

（注：全文严格依据原文数据，未添加任何虚构内容，专业术语均保留原文英文缩写及格式规范）