综述:外周神经再生中的细胞外囊泡:从生物学到治疗工程

【字体: 时间:2025年09月28日 来源:International Journal of Nanomedicine 6.5

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  本综述系统阐述了细胞外囊泡(EVs)在外周神经损伤(PNI)修复中的关键作用与工程化策略,重点探讨了其通过递送功能性miRNA、蛋白质等 cargo 调控免疫反应(如M2型巨噬细胞极化)、促进轴突再生(如通过mTORC1通路)、增强血管生成(如VEGF介导)及重塑髓鞘(如GDNF介导)的多重机制,并展望了EVs-支架复合系统在临床转化中面临的挑战与智能化发展方向。

  

外周神经再生中的细胞外囊泡:从生物学到治疗工程

摘要

外周神经损伤(PNIs)因其有限的自主再生能力而导致不可逆的功能缺陷,构成重大临床挑战。尽管现有治疗方法提供部分解决方案,其疗效仍不理想。近年来,细胞外囊泡(EVs)作为生物活性载体崭露头角,能够协调复杂的再生过程,同时规避活细胞移植的相关风险。EVs源自多种细胞类型,可递送功能性 cargo(如蛋白质、miRNA、脂质),调控免疫反应、促进轴突再生、增强髓鞘重塑并刺激血管生成。通过生物工程策略,EVs可装载治疗性分子、进行表面修饰以实现靶向递送,并整合至刺激响应性支架中实现可控释放。当与生物材料结合时,EVs在临床前模型中展现出增强空间引导、免疫调控和神经血管重塑的协同效应。然而,大规模EV生产、分离方法标准化及临床转化监管要求仍是重大挑战。

引言

外周神经损伤导致感觉运动缺陷、慢性神经病理性疼痛及长期残疾,全球每年数百万患者受其影响。尽管外周神经系统(PNS)具备内在再生能力,但该能力通常限于短距离损伤,且高度依赖支持性细胞和分子机制的及时协调响应。对于大段神经缺损或延迟修复的情况,自发再生极少能恢复有效功能,需手术干预。当前临床方法主要依赖直接端端吻合或自体神经移植,但面临供体有限、供区并发症及效果不一致等问题。同种异体移植物和合成导管则存在免疫排斥、生物活性有限及整合不良等挑战。
近年来,基于细胞的疗法因能模拟再生微环境特征而受到关注,但其应用仍存在细胞存活、免疫原性、致瘤风险及伦理问题等障碍。因此,研究重点转向无细胞模式,以保留细胞疗法益处的同时最小化相关风险。EVs(包括外泌体和微囊泡)作为有前景的替代方案出现。这些纳米级、脂质双层的囊泡由几乎所有细胞类型分泌,通过递送信号分子(如蛋白质、miRNA、lncRNA)在细胞间通讯中发挥关键作用。功能上,源自再生细胞类型的EVs能够调控免疫反应、减轻炎症、促进神经突生长、增强血管生成并促进髓鞘重塑。此外,EVs在稳定性、存储、可扩展性及安全性方面具有优势。
EV分离、表征和工程技术的进步进一步加速其治疗潜力。生物工程策略现可修饰EVs以增强靶向特异性、 cargo 装载能力及生物活性。表面功能化、供体细胞遗传改造或电穿孔装载等技术使得EVs能够针对特定再生信号设计。当与基于生物材料的递送系统结合时,EVs可实现时空可控释放,更好地模拟生理愈合过程。这些混合平台促进持续释放、定向轴突生长及EVs酶降解保护,从而放大其治疗效能。

外周神经再生的生物学基础

外周神经再生是涉及多细胞和分子事件的复杂协调过程,旨在损伤后恢复神经功能。修复始于Wallerian变性,其中损伤轴突的远端部分分解,碎片被清除以准备新生长环境。随后是轴突再生,存活神经元向靶组织延伸新轴突芽。最后,雪旺细胞(SCs)的成功再髓鞘化恢复保护性髓鞘,实现有效信号传导。该再生级联中的关键参与者包括雪旺细胞、巨噬细胞和血管元素。
雪旺细胞
雪旺细胞在协调外周神经再生中发挥多面作用,主动调节损伤后微环境中细胞和分子信号的复杂互动。损伤后,雪旺细胞经历显著表型重编程,转化为修复支持状态,特征为增强可塑性及上调与轴突引导、髓鞘清除和免疫调控相关基因。该重编程使雪旺细胞执行多种再生功能:吞噬髓鞘和轴突碎片、形成Büngner带引导轴突芽、并分泌神经营养因子促进神经元存活和生长。
新证据挑战雪旺细胞仅为支持性旁观者的观念,揭示其作为修复和病理的主动调节者。例如,雪旺细胞分泌分泌型卷曲相关蛋白1(sFRP1),通过结合巨噬细胞表达的热休克蛋白90(HSP90)加剧神经炎症,该互动使巨噬细胞偏向促炎表型,从而放大次级损伤并阻碍修复。遗传敲除雪旺细胞源性sFRP1或巨噬细胞HSP90显著减弱该有害炎症循环,突显了调节神经变性和再生轨迹的关键细胞间通讯轴。
Beyond immune signaling,雪旺细胞表现出显著的代谢适应性以满足神经修复的高能量需求。瘦素介导的脂肪细胞-胶质细胞通讯最近被识别为雪旺细胞代谢重编程的关键调节者,调节线粒体活性和自噬流以增强髓鞘清除和支持轴突再生。该代谢转变强调雪旺细胞的内在可塑性及其整合系统性代谢信号到局部修复响应的能力。
此外,雪旺细胞通过分泌营养分子直接贡献于轴突再生。一个显著例子是GDNF家族受体α1(GFRα1),由修复雪旺细胞释放,通过非常规信号机制促进轴突再生。替代经典GDNF-RET通路,GFRα1结合背根神经节神经元上的神经细胞粘附分子(NCAM)和整合素α7β1,从而独立于RET激活触发再生信号级联。该发现扩展雪旺细胞源性再生因子库,并提供治疗干预的新分子靶点。
巨噬细胞
损伤后,巨噬细胞是最早募集至病变部位的免疫细胞之一,作为再生微环境中不可或缺的调节者。其在损伤部位的积聚启动一系列免疫和结构事件,精密协调以支持轴突再生和组织恢复。一旦定位,巨噬细胞响应局部信号发生动态表型极化,沿谱系从促炎(M1样)向抗炎促再生(M2样)状态转变。
M2极化巨噬细胞特别是再生信号的关键驱动者。一个显著机制涉及组织蛋白酶S的分泌,促进成纤维细胞-雪旺细胞接力,最终推动雪旺细胞激活和轴突再生。该细胞间通讯强调巨噬细胞作为信号枢纽的角色,桥接多样细胞区室以同步修复过程。
除免疫调控角色外,巨噬细胞还经历代谢重编程,对维持再生功能至关重要。巨噬细胞表达单羧酸转运蛋白1(MCT1)支持乳酸和其他代谢物运输,燃料修复过程并实现与代谢活跃胶质细胞的交叉对话。该代谢灵活性强化神经再生不仅是结构事件,而且与细胞水平生物能量重塑复杂关联的概念。
巨噬细胞还贡献于再生轴突的空间组织。通过表达Plexin-B2(一个通常参与发育轴突引导的semaphorin受体),巨噬细胞帮助建立对齐的“再生轨迹”,引导轴突生长锥向远端靶标前进。该引导功能揭示免疫细胞在塑造再生景观物理拓扑中的关键结构角色。
值得注意的是,巨噬细胞活性可药理调节以增强修复结果。例如,罗哌卡因通过Nav1.8依赖信号增强巨噬细胞介导的再生,提示微调巨噬细胞电生理学可带来治疗益处。相反,巨噬细胞功能失调可能破坏修复。过度M1极化和炎症小体激活(特别是通过NLRP3通路)与慢性炎症和受损再生相关。小檗碱等药剂通过抑制NLRP3激活和压制M1极化展示效能,从而培养更有利再生微环境。
血管生成
新进展表明血管生成不是次要或支持过程,而是神经修复的主动且不可或缺的 orchestrator。传统上,PNIs治疗努力聚焦于轴突再生和髓鞘重塑。然而,越来越多证据显示功能性血管网络的重建不仅时间上与神经再生同步,而且机制上与轴突生长、免疫调控和雪旺细胞活性相互链接。
神经损伤后,血管响应迅速启动以重塑病变微环境。早期玩家中,Netrin-1表达内皮细胞(NTN1+ECs)及其衍生外泌体已成为初始再生阶段的关键调节者。这些血管生态位启动涉及PI3K-AKT和mTOR信号通路的分子级联,促进轴突延长、细胞粘附和代谢激活。通过释放生物活性囊泡和可溶信号,NTN1+ ECs调节邻近细胞(包括雪旺细胞和巨噬细胞)行为,从而建立允许神经再生的微环境。该发现强调血管细胞不仅作为结构支架,而且作为动态信号转导器,从最早阶段塑造再生轨迹。
在修复后期,血管重塑对于稳定再生生态位和支持长期功能恢复至关重要。高分辨率三维成像显示成熟、分层组织的血管网络与减轻炎症负担、改善髓鞘形成和更有效轴突信号传输相关。该重塑过程 disruption(遗传或药理)导致轴突对齐受损和感觉运动恢复 diminished,强调血管成熟在完全神经修复中不可或缺的角色。
生物工程策略越来越多利用该血管-神经交叉对话以增强再生。例如,将VEGF-A过表达雪旺细胞纳入仿生神经导管可协同增强血管生成和神经发生,功能结果媲美自体神经移植。该双功能支架模拟天然神经血管生态位,并提供对血管生成和神经营养信号的时空控制。此外,血管生成介质如表皮生长因子样域7(EGFL7)的过表达不仅促进内皮增殖,而且提升局部神经营养因子(包括NGF和BDNF)表达,强化血管-神经互动的双向性质。

EVs在外周神经再生中的作用

EVs已成为组织再生中的关键调节者,包括外周神经修复。这些囊泡是纳米尺寸膜结合颗粒,由几乎所有细胞类型分泌,作为介导细胞间通讯的生物活性分子有效载体。其天然组成和靶向效应使其成为促进PNI功能恢复的理想候选。
EVs的来源与特征
EVs因其细胞间通讯和 cargo 递送的内在能力而成为再生医学中的有效生物介质。这些纳米至微米级囊泡由多种细胞类型分泌,包括间充质干细胞(MSCs)、雪旺细胞、内皮细胞、成纤维细胞和外周血血浆组分,其功能多样性与细胞来源和生物发生途径密切关联。
在异质EV群体中,外泌体是研究最广泛的亚类。它们通过内体途径生成,其中多泡体(MVBs)内形成腔内囊泡,随后通过MVB与质膜融合分泌。相比之下,微囊泡通过质膜直接出芽产生,而凋亡小体在程序性细胞死亡期间形成。尽管外泌体主导当前治疗研究,积累证据表明所有EV亚型贡献于细胞外信号,各具独特功能特性和生物物理特征。
EVs的一个定义特征是其分子 cargo:丰富且可调的调控miRNA、蛋白质、脂质及某些情况下长链非编码RNA(lncRNA) repertoire。该 cargo 不仅反映亲本细胞的生理或病理状态,而且通过生物活性分子的水平转移调节 recipient 细胞行为。重要的是,EV分析和工程的新进展使得能够选择性富集特定 cargo 元素,从而修改囊泡用于靶向再生功能。例如,MSCs源外泌体miRNA显示调节免疫反应和促进轴突生长,而雪旺细胞源性EVs可携带增强髓鞘重塑和轴突引导的神经营养蛋白。
EVs的生物可塑性和固有生物相容性,结合其穿越生物屏障和避免免疫原性的能力,使其成为外周神经再生的有吸引力平台。此外,其纳米尺寸实现深层组织渗透和特定细胞类型摄取,为自由形式和生物材料整合格式的精准递送提供机会。
外周神经再生中的多功能调节者
EVs已成为PNIs动态微环境中的多功能生物效应器。通过递送多样 repertoire 的蛋白质、脂质和核酸,EVs orchestrate 雪旺细胞、巨噬细胞、血管内皮细胞和神经元间的细胞间通讯。该旁分泌信号网络 facilitate 协调的细胞响应级联, underlying 结构恢复和功能恢复。新发现强调EVs不仅模拟亲本细胞的再生益处,而且提供具有增强安全性、稳定性和可调性的无细胞平台,使其成为转化神经修复策略的有前景候选。
成功外周神经再生的一个标志是雪旺细胞的表型可塑性,其在损伤后去分化为修复促进表型。该转变受外源信号精密调控,EVs作为雪旺细胞激活的有效诱导者。例如,Li等揭示健康大鼠血浆源性外泌体(hplasma-exos)在治疗1型糖尿病外周神经病变(DPN)中的再生潜力,主要通过富集miR-20b-3p。hplasma-exos系统 administration 显著改善DPN大鼠的机械和热敏感性以及运动功能,同时促进坐骨神经髓鞘重塑、增加神经纤维密度和重建神经肌肉接头。机制上,miR-20b-3p靶向并抑制Stat3表达,从而 alleviating 高葡萄糖诱导的雪旺细胞自噬损伤并 mitigating DPN进展。这些发现提示外泌体miRNA代表一种有前景的再生策略,以调制神经微环境和促进外周神经再生。类似地,MSCs源性外泌体——特别是来自牙髓干细胞(DPSCs)和脂肪源性MSCs(ADMSCs)——显示通过水平转移促生长miRNA刺激雪旺细胞修复表型。这些效应共同加速雪旺细胞迁移至损伤部位、支持细胞外基质(ECM)重塑和 foster 轴突引导。
PNIs的再生结果显著受炎症景观影响。EVs在巨噬细胞极化向抗炎促再生M2表型转变中发挥关键作用。例如,雪旺细胞源性外泌体富含OTULIN(一种去泛素化酶),增强巨噬细胞中ERBB2信号,从而促进IL-10分泌和抑制损害轴突再生的炎症级联。此外,脂多糖(LPS)预条件MSCs源外泌体通过miRNA介导机制抑制NF-κB和NLRP3炎症小体激活,从而建立允许神经修复的免疫生态位。这些发现强调EVs作为免疫调节者的潜力,微调炎症而无系统免疫抑制。
有效血管化对于神经再生期间的营养递送、氧气供应和代谢支持不可或缺。内皮细胞(ECs)和ADMSCs源EVs显示通过转移关键血管生成介质如VEGF、FGF和miR-21促进血管生成。这些囊泡信号刺激内皮细胞增殖和管形成,促进新血管网络形成。此外,低氧条件雪旺细胞源外泌体激活内皮糖酵解,进一步增强血管生成响应。并行地,EVs丰富神经营养微环境:雪旺细胞样细胞源外泌体显著上调GDNF、CNTF和NT-3,而MSCs源性EVs激活神经元中PI3K/AKT轴,增强细胞存活、代谢韧性和神经突延伸。这些双功能定位EVs作为链接血管重塑到神经发生的关键调节者。
EVs通过靶向细胞间交换与神经元和雪旺细胞 exert 直接效应于轴突延长和髓鞘重塑。雪旺细胞源性外泌体显示递送核糖体、RNA结合蛋白和调控miRNA如miR-673-5p至损伤轴突。该 cargo 激活mTORC1信号通路和驱动细胞骨架重塑,促进生长锥前进和定向轴突延伸。此外,髓鞘重塑受EV cargo 精密调控:miR-615-5p抑制MYRF以防止 premature 髓鞘压实,而miR-23b-3p促进雪旺细胞分化为成熟髓鞘形成表型。人子宫内膜干细胞源性EVs额外增强PI3K/AKT介导通路,加速雪旺细胞成熟和髓鞘形成。

增强治疗效能的EVs工程

装载生物活性分子的技术
外泌体的内在再生潜力可通过生物工程策略进一步放大,实现精确 cargo 定制和可控递送。多种方法学已被开发以装载外泌体 with 治疗有效载荷,包括小RNA、蛋白质和疏水小分子,从而扩展其在神经修复应用中的功能 repertoire。
电穿孔仍是最广泛使用的技术用于装载小RNA到纯化外泌体。该方法 transiently disrupt 囊泡膜以允许核酸高效封装,促进轴突延长通过调制下游基因网络。替代地,供体细胞可通过质粒或病毒转染遗传工程以过表达治疗性分子,随后通过内源生物发生途径包装进分泌外泌体。这些遗传编码 cargoes 提供损伤部位神经营养因子的持续和生理相关递送。
除主动装载策略外,被动方法已用于化合物 incorporation。疏水分子可通过简单孵育整合进外泌体脂质双层,实现膜结合呈现或 gradual 释放。此外,外泌体与可溶生物活性因子共孵育通过扩散驱动装载促进非共价封装,提供保留外泌体完整性的较少侵入替代方案。
这些工程方法在临床前模型中展示有前景结果。例如,NT-3 mRNA富集外泌体通过实现 prolonged 神经营养支持和引导轴突芽显著增强坐骨神经缺损模型中的轴突再生和功能恢复。该策略强调外泌体工程克服常规递送系统限制的能力,包括快速降解、脱靶效应和免疫原性。
靶向递送的表面修饰
表面功能化代表一种可行策略以增强基于外泌体干预在外周神经再生中的靶向特异性和治疗效能。通过修饰外泌体膜 with 靶向配体,我们可引导囊泡生物分布向损伤神经微环境中的特定细胞类型,如雪旺细胞、神经元或内皮细胞。
多种分子 motif 已被用于此目的。例如,狂犬病病毒糖蛋白(RVG)肽(对神经元乙酰胆碱受体显示高亲和力)已化学 conjugate 至外泌体表面或通过供体细胞工程遗传编码。类似地,环状RGD(cRGD)肽选择性结合活化内皮细胞上表达的整合素αvβ3,从而实现优先定位到血管生成血管。
这些表面修饰在外周神经再生中展示功能优势。例如,有效治疗递送到外周神经组织因外周神经系统的结构复杂性和血-神经屏障(BNB)的限制性质仍是主要挑战。工程外泌体通过结合天然囊泡的固有生物相容性和纳米尺度传输特性与增强靶向能力提供有前景解决方案。特别地,红细胞源性外泌体代表临床可转化平台 owing 其免疫规避膜组成和可扩展生产。在先前研究中,表面功能化 with 破伤风毒素C片段(TTC)(一种突触前靶向配体)通过无催化剂生物正交点击化学实现,实现外泌体精确定位到外周神经末梢。修饰外泌体(TTC-Exos)展示显著改善的细胞摄取和轴突定位在Neuro-2a细胞中,以及体内肌肉注射后有效逆行运输到神经肌肉接头和坐骨神经。该工程外泌体系统例证靶向纳米治疗剂的合理设计策略,提供改进递送效率和治疗特异性用于外周神经修复。

EVs-支架混合策略

EVs与生物材料支架的整合代表一种有前景方法以克服独立EV疗法或被动支架在外周神经再生中的限制。该混合策略利用EVs的生物活性 cargo 同时利用支架提供关键结构支持、局部化递送和有利神经修复微环境。
生物材料类型
壳聚糖,一种天然衍生阳离子多糖,因优异生物相容性、可调生物降解性和结构类似性 to 天然ECM中的糖胺聚糖而获得相当关注。其正电荷表面 enable 与EVs负电荷膜的静电互动,促进高装载效率和持续释放。此外,壳聚糖的固有抗菌活性和机械适应性使其成为临床转化的多功能支架。在最近研究中,皮肤前体源性雪旺细胞(SKP-SC-EVs)源EVs整合进壳聚糖/聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)复合支架以制造生物活性组织工程神经移植物(TENG)用于桥接犬模型中40-mm坐骨神经缺损。SKP-SC-EV功能化TENG显著增强轴突再生和髓鞘重塑、改善后肢运动和电生理恢复、并 mitigate 去神经诱导肌肉萎缩。机制 investigation 显示SKP-SC-EVs富集轴突生长相关miRNA,特别是miR-30b-5p,其靶向Sin3a/HDAC复合物并激活ERK、STAT3和CREB信号通路以 potentiate 神经修复。这些发现突出SKP-SC-EV装载壳聚糖支架作为临床转化在外周神经修复中的有前景平台。
胶原蛋白仍是再生医学中的基础生物材料,提供结构支持和生物活性信号以模拟天然ECM。其与透明质酸(HA)——一种高度水合糖胺聚糖,促进细胞迁移、增殖和细胞间信号——组合导致具有增强再生能力的复合基质。胶原/HA混合海绵,当整合进电纺外导管时,创建 conducive 细胞浸润和轴突路径寻找的三维支架。当装载EVs时,该复合构建促进雪旺细胞迁移、新血管化和轴突延长。
导电水凝胶(ECHs)桥接生物和电功能间差距,提供神经调制疗法的理想平台。聚合物如透明质酸甲基丙烯酸酯(HAMA)、聚苯胺和聚吡咯已被工程以模拟天然神经组织的粘弹特性和导电性。ECHs facilitate 内源生物电信号,对突触活性和轴突再生至关重要。当结合EVs时,导电水凝胶支持多模式再生通过递送抗炎信号、促进神经营养因子表达和增强雪旺细胞激活。在先前研究中,开发了多功能、自粘附和自愈合ECH integrated with 骨髓间充质干细胞源性外泌体(ECH-Exos)作为神经敷料用于治疗糖尿病PNI。该层状构建 conform 自发 to 损伤神经,形成管状结构而无需要手术植入。体外,ECH-Exos促进雪旺细胞粘附和迁移,而外泌体通过抑制NF-κB通路调制巨噬细胞极化向M2表型,从而 alleviating 炎症疼痛。此外,ECH-Exos敷料通过MEK/ERK信号促进轴突髓鞘重塑和再生、减弱肌肉萎缩和增强糖尿病PNI模型中的功能恢复。这些发现强调ECH-Exos作为微创、生物电子接口用于神经修复和疼痛调制在糖尿病神经病变中的治疗潜力。
每种生物材料系统提供独特物理化学特性,可设计以地址外周神经再生中的特定挑战。壳聚糖确保静电装载和抗感染保护;胶原/HA复合物提供结构仿生和细胞允许环境;而导电水凝胶引入电活性维度以引导功能恢复。当与外泌体技术整合时,这些支架不仅作为被动载体而且作为神经修复 orchestration 的主动参与者。
EVs-生物材料系统的协同效应 on 神经再生
生物材料作为EV释放的时空调节者,适应每个愈合阶段的动态需求。例如,可注射软水凝胶允许快速EV扩散以解决急性炎症,而更硬基质支持 prolonged 保留和持续信号 required for 长期组织重塑。此外,生物材料封装保护EVs from 酶降解并增强其生物利用度。靶向递送可进一步实现通过支架表面修饰或拓扑设计。
Beyond 可控递送,这些混合系统 recapitulate 天然组织微环境的结构和生化复杂性。在神经再生中,神经引导导管(NGCs)内对齐纳米纤维提供轴突路径寻找的定向信号,而导电水凝胶 embedded with EVs同步电和生化信号以增强雪旺细胞激活和髓鞘重塑。并行地,EV装载水凝胶调制免疫微环境通过压制促炎细胞因子产生和促进M2巨噬细胞极化,创建允许再生环境。
EVs与生物材料支架的 coalescence enable 多面再生策略,整合免疫调制、营养支持、定向引导和动态释放控制。这些系统不仅作为被动载体而且作为 orchestration 再生级联的主动参与者。

细胞外囊泡与功能材料:优势、局限性与设计

外周神经再生高度依赖细胞和分子信号的精密调控。源自不同细胞来源的EVs提供独特生物活性谱,影响其再生效能。雪旺细胞-EVs富集神经营养因子如NGF、BDNF和GDNF,直接促进轴突生长和髓鞘重塑。它们还调制局部免疫响应,创建允许神经修复微环境。间充质干细胞源性EVs(MSC-EVs)特征为抗炎和免疫调制 cargo,包括抑制促炎细胞因子和增强血管生成的miRNA。神经干细胞源性EVs(NSC-EVs)携带支持神经元分化和突触可塑性的神经生成因子。免疫细胞源性EVs,如巨噬细胞来源,可通过促进促修复M2表型支持再生或如果管理错误加剧炎症。尽管这些EV类型保留亲本细胞的再生优势而无致瘤性或免疫排斥风险,其局限包括低产量、异质性和潜在脱靶效应。工程策略,包括 cargo 富集、表面修饰和混合囊泡形成,已被开发以克服这些问题,增强靶向特异性和功能效力。
EV递送的功能生物材料选择同样关键在决定再生结果中。天然聚合物,如胶原蛋白、透明质酸和壳聚糖,提供优异生物相容性和固有细胞粘附特性,促进EV保留和 gradual 释放。然而,其机械强度常不足 for 长段神经修复。合成材料,包括PLGA、PCL和PEG基水凝胶,提供可调机械特性、降解速率和可扩展性但可能缺乏生物活性信号,需要表面功能化或纳入额外分子以支持再生。导电材料,如聚吡咯或石墨烯复合材料,可提供电刺激 conducive to 轴突引导和雪旺细胞活性,但其长期生物相容性和潜在细胞毒性需要谨慎优化。混合支架结合天然和合成组分可 leverage 两者优势,实现最佳EV递送、空间引导和机械支持。这些设计策略特别重要当整合EVs到三维导管或水凝胶基质用于长段外周神经缺损时。

临床转化与未来展望

基于EV的疗法在PNIs动物模型中展示显著再生潜力;然而,其临床转化仍受多因素挑战阻碍。主要瓶颈包括缺乏标准化制造工作流、低 cargo 装载效率、不足体内稳定性和有限靶向能力。
当前分离方法,如超速离心或沉淀,常产生异质EV群体,纯度和生物活性存在相当变异。此外,变量如供体细胞类型、培养条件和传代次数引入批次间不一致,妥协临床可重复性。尽管EVs通常 considered 低免疫原性,潜在风险——包括非意图免疫激活、脱靶生物分布和 cargo 介导毒性——需要系统安全评估 under 实验室规范(GLP)条件。此外,统一质量控制指标和释放标准缺失加剧这些挑战。
为地址这些局限,研究者探索若干创新策略。微流控辅助工程结合电穿孔 enable 对治疗 cargo 掺入的精密控制,显著改进装载效率和均匀性。CRISPR/Cas基供体细胞遗传修饰可用于富集EVs with 神经营养因子、免疫调制分子或血管生成介质,从而增强其治疗特异性。此外,配体基表面功能化,当整合刺激响应水凝胶时,允许靶向递送和时空可控释放,改进局部保留和生物稳定性。这些技术的整合不仅增强EV递送效率而且为智能和个性化神经修复策略奠定基础。
尽管小动物研究中有前景结果,大动物模型和早期临床试验缺失仍是显著转化障碍,我们称为“转化间隙”。当前EV–生物材料系统未充分评估机械完整性、生物降解动力学和功能恢复在模拟人类神经架构和生物力学负载的生理相关模型中。桥接该间隙需要开发可扩展、GMP兼容生物反应器基生产系统以确保
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