Bioactive Materials | 拟 MSC 纳米囊泡嵌入生物粘着水凝胶，实现双重免疫调节和成骨，促进颌面骨再生

在组织工程支架开发中利用人工软材料的重大努力显示出对颌面骨再生的巨大潜力。然而，大多数生物材料无法同时满足在咀嚼环境中的强韧粘附强度、病理免疫调控和高效细胞特异性靶向治疗的多重要求，最终会损害修复过程。本书引入了一种含有间充质干细胞来源纳米囊泡（PEG-pp@nMSC@MT）的组织粘附水凝胶，结合炎症调控和细胞特异性靶向，作为颌面骨修复的一体化工具。依靠 PEG-SG 活性酯基团与 PEG-NH2 聚合物胺基之间的快速酰胺化反应，均匀网络迅速形成，易于注射、良好的生物相容性和强韧的粘附力，能够抵抗口腔内频繁的咀嚼力。基质金属蛋白酶 2（MMP2）可切割肽的加入使水凝胶能够响应缺陷位点蛋白酶水平升高，从而按需释放包裹的纳米囊泡，同时抑制过量的 MMP2 活性。值得注意的是，治疗性褪黑素高效运输到预期的 BMMSCs，增强了其成骨和免疫调节功能。综合而言，MMP2 的减少、BMMSCs 的抗炎因子分泌以及 nMSC@MT 的免疫调节作用协同促进巨噬细胞向 M2 表型的极化，促进骨骼再生。 PEG-pp@nMSC@MT 的治疗效果优于用于颌面骨缺损的一线移植材料 Bio-Oss，具有更优越的生物降解性和骨诱导能力。因此，这一创新的水凝胶平台结合了精准的免疫调节与细胞特异性靶向，成为有效修复颌面骨缺损的有前景治疗策略。
该研究以题为“MSC-mimicking nanovesicle embedded bio-adhesive hydrogel for dual immunomodulation and osteogenesis to promote maxillofacial bone regeneration”发表在Bioactive Materials上。载功能性间充质干细胞靶向纳米囊泡（PEG-pp@nMSC@MT）的组织粘附与炎症响应水凝胶促进下颌骨再生示意图。a) 活性酯基团对组织蛋白的强亲和力使该水凝胶能在骨缺损部位发挥组织粘附作用，既防止机械负荷和湿气导致的移位，又能实现局部药物递送。b) PEG-pp@nMSC@MT水凝胶可响应骨缺损部位基质金属蛋白酶2（MMP2）水平升高，按需释放nMSC@MT，从而抑制MMP活性并建立维持干细胞功能的最佳微环境。c) nMSC@MT可被宿主间充质干细胞选择性内吞，精准调控其增殖、成骨及免疫调节能力。这些机制共同促进了PEG-pp@nMSC@MT水凝胶在颌面部骨再生治疗中的应用。M1，巨噬细胞的炎症表型；M2，巨噬细胞的抗炎表型。nMSC@MT继承了原始MSCs的特性，并能被BMMSCs有效摄取。a) PMVs的代表性共聚焦图像显示DiI标记的细胞膜和Tht标记的细胞质。比例尺=25 μm（上方）和1 μm（下方）。b) 示意图展示nPMV与褪黑素共挤出制备nMSC@MT的过程。c) nMSC@MT的代表性TEM图像。比例尺=100 nm。d、e) 通过DLS测得nPMV和nMSC@MT的尺寸及zeta电位（n=3）。f、g) Coomassie Brilliant Blue染色和Western blot显示干细胞标志物CD146、CD105、CD90及功能性蛋白CXCR4在 PMV 、nPMV和nMSC@MT中的保留。h) DiI标记的nMSC@MT（红色）在BMMSCs胞质中被检测到，提示nMSC@MT的内吞作用。比例尺=10 μm 。i) 免疫荧光显示大量DiI标记的nMSC@MT（红色）从水凝胶释放后被CD146标记的MSCs（绿色）摄取。比例尺=50 μm 。j) 通过流式细胞术检测BMMSCs在抗CXCR4阻断抗体存在下对DiI标记nMSC@MT的摄取。k) 流式细胞术分析BMMSCs中DiI阳性细胞百分比（n=3）。l、m) 免疫荧光染色图像及相应半定量分析（n=3）显示BMMSCs在抗CXCR4阻断抗体存在下对DiI标记nPMV的摄取。比例尺=50 μm 。P值采用单因素方差分析及Tukey检验计算，*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001，n.s.无显著性（图2b由bioRender.com生成）。

与聚丙烯（pp）或纳米囊泡整合的水凝胶保持了良好的生物相容性和理化特性。a) 显示PEG、PEG@nMSC@MT及PEG-pp@nMSC@MT水凝胶合成过程与可注射性的照片。比例尺=0.5厘米。b) 形态学表征证实该水凝胶具有形状适应性塑性、延展性及界面生物粘附性，蓝色染料增强宏观可视化效果。比例尺=5毫米。c) 不同粘合剂在猪皮肤上的粘附应力（n=3）。d) 代表性扫描电镜图像显示PEG、PEG@nMSC@MT及PEG-pp@nMSC@MT水凝胶的内部多孔结构。比例尺=20 μm 。e) PEG、PEG@nMSC@MT及PEG-pp@nMSC@MT水凝胶的压缩应力-应变曲线。f) PEG、PEG@nMSC@MT及PEG-pp@nMSC@MT水凝胶的溶胀与降解过程。h) MMP切割位点示意图（n=3）。i) nMSC@MT在波动性MMP2条件下的双释放曲线（n=3）。P值通过单因素方差分析结合Tukey检验计算，*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001，n.s.表示无显著性差异。（图3h由bioRender.com生成）。

下颌骨缺损小鼠模型中水凝胶植入后骨再生的体内评估。a) 下颌骨缺损小鼠模型示意图。b) 术后4周和8周下颌骨样本的微CT三维重建图像。比例尺=1毫米。c) 术后8周植入不同水凝胶的小鼠下颌骨缺损中BV/TV、骨表面、Tb.N和Tb.sp（n=6）的半定量分析。d) 术后8周下颌骨缺损组织切片的H&E染色和Masson三色染色。比例尺=100 μm 。e、f) 术后4周和8周下颌骨缺损区域RUNX2和氰酸盐表达水平的免疫荧光染色图像及相应的半定量分析（n=3）。比例尺=50 μm 。P值采用单因素方差分析和Tukey检验计算，*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001，n.s.无显著性（图4a由bioRender.com创建）。

参考消息：

DOI: 10.1016/j.bioactmat.2026.02.032