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針對(duì)上述問題，西北有色金屬研究院周文昊/袁萍耘團(tuán)隊(duì)聯(lián)合西安組織工程與再生醫(yī)學(xué)研究所王向東團(tuán)隊(duì)、西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院劉濤團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一種基于乳酸桿菌來源細(xì)胞外囊泡（Lac-EVs）的多功能水凝膠（PCPH@Lac-EVs），結(jié)合血紅蛋白供氧和聚多巴胺介導(dǎo)的溫和光熱效應(yīng)，用于糖尿病慢性傷口治療。該水凝膠通過持續(xù)釋放Lac-EVs，促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2型極化，減輕炎癥，同時(shí)增強(qiáng)血管生成。在小鼠糖尿病模型中，該聯(lián)合治療在13天內(nèi)實(shí)現(xiàn)99.3%的傷口愈合率，顯著優(yōu)于對(duì)照組，展現(xiàn)出良好的生物相容性和治療潛力。該文章于2025年8月14日以《Lactobacillus extracellular vesicle-driven oxygen-releasing photothermal hydrogel reprograms macrophages and promotes angiogenesis to accelerate diabetic wound healing》為題發(fā)表于《Bioactive Materials》（DOI: 10.1016/j.bioactmat.2025.08.010）。

方案1.(a) 可注射PCPH@Lac-EVs水凝膠的合成示意圖。(b) PCPH@Lac-EVs水凝膠的物理性能展示。(c) PCPH@Lac-EVs水凝膠通過供氧、緩慢釋放Lac-EVs以及產(chǎn)生溫和光熱效應(yīng)促進(jìn)糖尿病傷口愈合的機(jī)制示意圖

（1）乳酸菌外泌體的提取及功能評(píng)價(jià)

從MRS平板可見圓形、濕潤(rùn)、邊緣整齊的菌落，革蘭染色為短桿狀、革蘭陽(yáng)性細(xì)菌（圖1a-b），確認(rèn)菌株為保加利亞乳桿菌。透射電鏡觀察到雙層膜囊泡結(jié)構(gòu)，納米顆粒跟蹤分析呈單一峰分布（圖1c-d），證實(shí)Lac-EVs形態(tài)完整、粒徑均一、純度高。人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞實(shí)驗(yàn)顯示，10.5 μg/mL Lac-EVs對(duì)細(xì)胞遷移（圖1e,g）和成管（圖1f,h-i）的促進(jìn)作用最強(qiáng)。RAW264.7巨噬細(xì)胞經(jīng)相同濃度處理后，TNF-α顯著下降，IL-10明顯上升（圖1j-k）；qRT-PCR和Western blot進(jìn)一步表明，該劑量可最大幅度抑制LPS誘導(dǎo)的TLR-4和NF-κB表達(dá)，并降低p-NF-κB/NF-κB比值。因此，10.5 μg/mL被確定為L(zhǎng)ac-EVs體外功能評(píng)價(jià)及后續(xù)實(shí)驗(yàn)的最佳濃度。

圖1.Lac-EVs的生物學(xué)特性表征。（a）MRS瓊脂培養(yǎng)基上的菌落形態(tài)；（b）革蘭氏染色結(jié)果；（c）TEM觀察Lac-EVs微觀形貌；（d）NTA粒徑分布；（e）不同濃度Lac-EVs處理36 h后HUVEC劃痕遷移圖像；（f）不同濃度Lac-EVs處理后的HUVEC成管實(shí)驗(yàn)；（g）遷移率定量；（h）成管節(jié)點(diǎn)數(shù)及（i）總血管長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)；（j）巨噬細(xì)胞TNF-α與（k）IL-10表達(dá)水平

（2）PCPH@Lac-EVs 水凝膠的合成與表征

研究者首先通過多巴胺自聚-邁克爾加成反應(yīng)將PDA與Hb共價(jià)固定于殼聚糖鏈段，再與CHO-PEG-CHO經(jīng)席夫堿交聯(lián)，構(gòu)建出PEG-CS-PDA-Hb（PCPH）凝膠；IR譜中同時(shí)出現(xiàn)1541 cm?1酰胺、1693 cm?1 CH?及1655 cm?1席夫堿峰，UV–Vis在406 nm處保留Hb特征吸收，1H NMR與XPS進(jìn)一步證實(shí)PDA和Hb成功接入且形成C=N鍵（圖2a）。隨后，研究團(tuán)隊(duì)在交聯(lián)過程中引入Lac-EVs，制得PCPH@Lac-EVs，測(cè)得包封率為74.9%，SEM顯示多孔三維骨架且表面因囊泡負(fù)載而粗糙，PKH26熒光圖像表明囊泡均勻分布（圖2b–d）。該凝膠可連續(xù)擠出書寫“NIN”圖案，40 min內(nèi)達(dá)到溶脹平衡，14天體外降解曲線顯示含囊泡組初期失重更快（圖2e–g）。

圖2. (a) 殼聚糖（CS）、CS-聚多巴胺-血紅蛋白（CS-PDA-Hb）及PCPH的紅外光譜圖。(b) PCPH@Lac-EVs水凝膠發(fā)生凝膠-溶膠轉(zhuǎn)變過程的照片。(c) 不同放大倍數(shù)下，PCPH水凝膠（i-iii）與PCPH@Lac-EVs水凝膠（iv-vi）的掃描電鏡（SEM）圖像。(d) 熒光顯微鏡照片：(i) PCPH水凝膠；(ii) 含有PKH26標(biāo)記的Lac-EVs的PCPH水凝膠。(e) PCPH@Lac-EVs水凝膠的可注射性演示。(f) PCPH水凝膠與PCPH@Lac-EVs水凝膠的溶脹率。(g) PCPH水凝膠與PCPH@Lac-EVs水凝膠的降解行為

（3）PCPH@Lac-EVs 水凝膠的性能研究

動(dòng)態(tài)席夫堿鍵賦予PCPH及PCPH@Lac-EVs水凝膠自修復(fù)能力：應(yīng)變掃描顯示臨界應(yīng)變分別為1276%與994%，隨后在高-低應(yīng)變循環(huán)中，兩種凝膠均能在1500%剪切下呈溶膠態(tài)，并于5%應(yīng)變迅速恢復(fù)凝膠態(tài)，多次循環(huán)可逆（圖3a–c）；宏觀切面實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證其自愈現(xiàn)象（圖3e）。鄰苯二酚/醌基團(tuán)使水凝膠通過氫鍵和共價(jià)作用與組織結(jié)合，原位凝膠化后即使經(jīng)受彎曲、扭轉(zhuǎn)、拉伸和PBS沖洗仍牢固貼附于豬肌肉表面（圖3f–g）。釋放實(shí)驗(yàn)表明，無(wú)論是否施加NIR，Lac-EVs均可連續(xù)釋出7天且最終釋放率超過80%（圖3h）；脫氧PBS測(cè)試中，PCPH@Lac-EVs的溶解氧濃度升至約5 mg/L，與游離Hb相當(dāng)，NIR照射未影響攜氧能力（圖3i）。808 nm NIR輻照5 min使凝膠升溫約10°C，功率由0.7 W/cm2增至1.2 W/cm2對(duì)應(yīng)溫升8.1–21.8°C，經(jīng)五次開關(guān)循環(huán)仍保持恒定加熱，故0.7 W/cm2被選為安全照射參數(shù)（圖3j–l）。

圖3.(a) PCPH與PCPH@Lac-EVs水凝膠在5 %–1500 %應(yīng)變范圍內(nèi)的應(yīng)變掃描。(b–c) PCPH (b) 與PCPH@Lac-EVs水凝膠 (c) 在5 %與1500 %應(yīng)變間循環(huán)5次的流變時(shí)間掃描。(d) PCPH@Lac-EVs水凝膠自愈合過程示意圖。(e) PCPH@Lac-EVs水凝膠自愈合效果的宏觀觀察。(f) PCPH@Lac-EVs水凝膠在組織表面的黏附機(jī)制示意圖。(g) PCPH@Lac-EVs水凝膠貼合豬組織后，經(jīng)彎曲、扭曲、擠壓、拉伸及PBS沖洗仍保持黏附的照片。(h) 模擬生理?xiàng)l件下，PCPH@Lac-EVs水凝膠及經(jīng)光熱處理的PCPH@Lac-EVs水凝·膠的Lac-EVs釋放曲線。(i) 以氧飽和PBS中氧濃度升高為指標(biāo)，測(cè)定純Hb、PCP@Lac-EVs、PCPH@Lac-EVs水凝膠及NIR照射后PCPH@Lac-EVs水凝膠的供氧能力（Hb量相同）。(j) PCPH@Lac-EVs水凝膠與PBS在NIR照射下的溫度-時(shí)間變化曲線及對(duì)應(yīng)紅外熱像圖。(k) PCPH@Lac-EVs水凝膠在不同功率NIR照射下的溫度-時(shí)間曲線。(l) PCPH@Lac-EVs水凝膠經(jīng)5次NIR開-關(guān)循環(huán)后的光熱穩(wěn)定性

（4）PCPH@Lac-EVs 水凝膠的體外再生及抗炎效果評(píng)估

實(shí)驗(yàn)首先驗(yàn)證NIR安全性：?jiǎn)为?dú)照射或PCPH@Lac-EVs+NIR（≈42°C）均未對(duì)HUVEC、RAW264.7及HFB細(xì)胞產(chǎn)生毒性，反而促進(jìn)增殖，確認(rèn)照射條件安全（圖4a）。隨后，所有水凝膠組均支持HUVEC生長(zhǎng)，降解產(chǎn)物亦無(wú)毒性，奠定生物相容基礎(chǔ)。PKH26標(biāo)記顯示，水凝膠可有效遞送Lac-EVs并被HaCaT細(xì)胞內(nèi)化，即使施加NIR亦不例外（圖4b）。遷移實(shí)驗(yàn)表明，Hb-PCPH已顯著加速細(xì)胞遷移，PCPH@Lac-EVs作用更強(qiáng)，而PCPH@Lac-EVs+NIR獲得最大遷移響應(yīng)（圖4c）；成管實(shí)驗(yàn)同步顯示該組血管網(wǎng)絡(luò)最密集，節(jié)點(diǎn)密度與分支復(fù)雜度均優(yōu)于對(duì)照（圖4d–g），提示氧合、Lac-EVs與溫和光熱協(xié)同優(yōu)化再生微環(huán)境。免疫調(diào)節(jié)評(píng)估進(jìn)一步表明，持續(xù)釋放的Lac-EVs與光熱協(xié)同顯著增強(qiáng)M2極化：PCPH@Lac-EVs+NIR組CD86表達(dá)最低、CD206表達(dá)最高（圖5a–d），流式與熒光一致證實(shí)M2優(yōu)勢(shì)。細(xì)胞因子檢測(cè)同步顯示TNF-α、IL-1β、IL-6下調(diào)，IL-10與Arg-1上調(diào)（圖5e–j），整體證實(shí)氧-光熱協(xié)同可放大Lac-EVs的免疫重編程效應(yīng)，為糖尿病慢性傷口治療提供有效策略。

圖4.水凝膠體外活性與血管生成能力。（a）各組HUVEC培養(yǎng)24 h與48 h的細(xì)胞活力；（b）PKH26標(biāo)記的Lac-EVs被HaCaT細(xì)胞攝?。唬╟）36 h劃痕實(shí)驗(yàn)觀察HUVEC遷移；（d）不同處理組的HUVEC體外成管形態(tài)；（e）遷移率定量；（f）成管節(jié)點(diǎn)數(shù)及（g）總血管長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)

圖5.水凝膠免疫調(diào)節(jié)性能。（a–b）CD86促炎蛋白免疫熒光圖像及定量；（c–d）CD206抗炎蛋白免疫熒光圖像及定量；（e）ELISA檢測(cè)TNF-α表達(dá)；（f–g）qRT-PCR測(cè)定IL-1β與IL-6 mRNA水平；（h）ELISA檢測(cè)IL-10表達(dá)；（i–j）qRT-PCR測(cè)定Arg-1與IL-10 mRNA水平

（5）PCPH@Lac-EVs 膠體加速了糖尿病患者的傷口愈合過程老鼠

研究者在1 cm全層缺損傷糖尿病小鼠上設(shè)置PBS、PCP、PCPH、PCPH@Lac-EVs及PCPH@Lac-EVs+NIR五組，并按圖6a所示時(shí)間點(diǎn)取樣。熱成像顯示，照射后PCPH@Lac-EVs水凝膠創(chuàng)面溫度穩(wěn)定在約42 °C，證實(shí)其光熱轉(zhuǎn)換性能良好（圖6b）。動(dòng)態(tài)拍照與面積追蹤結(jié)果顯示，PCPH@Lac-EVs+NIR組第3日即達(dá)68.0%閉合，第13日實(shí)現(xiàn)接近完全愈合（99.3%），顯著優(yōu)于PBS（72.3%）及單一治療組（圖6c–e）。第13日H&E切片顯示該組表皮致密、真皮結(jié)構(gòu)完整，真皮縫隙最窄，表皮厚度均勻，且再生毛囊數(shù)達(dá)66個(gè)，為PBS三倍（圖6f–i），提示氧合-光熱-Lac-EVs協(xié)同加速再上皮化與附屬器重建。Masson三色染色顯示PCPH@Lac-EVs+NIR組膠原沉積量最高，免疫熒光進(jìn)一步表明其膠原Ⅰ表達(dá)上調(diào)、膠原Ⅲ下調(diào)，提示基質(zhì)成熟且瘢痕風(fēng)險(xiǎn)降低（圖7a–e)。α-SMA免疫染色揭示該組新生血管最豐富，與愈合速率提升一致（圖7f–g）。同時(shí)，Hb持續(xù)供氧降低HIF-1α水平，解除創(chuàng)面缺氧（圖7h–i）。CD86/CD206熒光顯示PCPH@Lac-EVs+NIR組M2標(biāo)志最高、M1標(biāo)志最低，TNF-α下降而TGF-β升高，證實(shí)氧-光熱協(xié)同強(qiáng)化Lac-EVs介導(dǎo)的抗炎-促血管免疫調(diào)節(jié)（圖8a–f）。

圖6.水凝膠促進(jìn)糖尿病小鼠創(chuàng)面修復(fù)效果。（a）動(dòng)物實(shí)驗(yàn)時(shí)間軸示意圖；（b）PCPH@Lac-EVs水凝膠經(jīng)808 nm照射后的創(chuàng)面紅外熱像；（c）各組創(chuàng)面在0、3、7、10、13 d的代表照片；（d）對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)創(chuàng)面輪廓追蹤；（e）各組創(chuàng)面面積隨時(shí)間變化曲線；（f）第13 d創(chuàng)面H&E染色，低倍與高倍視野；（g–i）第13 d真皮縫隙寬度、表皮厚度及再生毛囊數(shù)比較

圖7.創(chuàng)面組織學(xué)與免疫學(xué)分析。（a）第13 d各組創(chuàng)面Masson三色染色；（b）膠原體積分?jǐn)?shù)定量；（c）第14 d膠原I（紅）與膠原III（綠）免疫熒光染色；（d–e）膠原I及膠原III表達(dá)量統(tǒng)計(jì)；（f）第7 d各組α-SMA（綠）/DAPI（藍(lán)）血管免疫熒光染色；（g）血管密度定量；（h）第13 d各組HIF-1α（綠）/DAPI（藍(lán)）免疫熒光染色；（i）HIF-1α表達(dá)量統(tǒng)計(jì)

圖8 創(chuàng)面免疫微環(huán)境分析。（a）第7天各組CD86（綠）與CD206（紅）免疫熒光染色；（b–c）CD86及CD206表達(dá)量統(tǒng)計(jì)；（d）第7天各組TNF-α（綠）與TGF-β（紅）免疫熒光染色；（e–f）TNF-α及TGF-β表達(dá)量統(tǒng)計(jì)