一項近日發(fā)表在《Matter》期刊的研究顯示，哥倫比亞大學(xué)工程學(xué)院（Columbia Engineering）的研究團隊開發(fā)出一種全新的可注射生物活性水凝膠平臺，不僅能仿生組織力學(xué)環(huán)境，還能促進組織再生。更引人注目的是，這種水凝膠的關(guān)鍵成分，竟然來自——酸奶中的細胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）。

該研究由哥倫比亞大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程助理教授Santiago Correa領(lǐng)導(dǎo)，旨在突破再生醫(yī)學(xué)中生物材料設(shè)計的關(guān)鍵瓶頸——如何高效、可持續(xù)地利用EVs來構(gòu)建具有治療活性的材料系統(tǒng)。

酸奶中的“天然信使”：細胞外囊泡

EVs是細胞自然分泌出的微小顆粒，攜帶蛋白質(zhì)、RNA等生物信號，能在細胞之間進行復(fù)雜交流，被譽為“天然的生物信息快遞員”。相較于傳統(tǒng)合成材料，EVs更能精準調(diào)控免疫、修復(fù)等生理反應(yīng)。

Correa團隊利用酸奶中的乳源EVs，將其引入一種新型水凝膠系統(tǒng)中。這些EVs不僅作為“生物活性貨物”，還能通過與高分子交聯(lián)，直接參與構(gòu)建水凝膠結(jié)構(gòu)本身。這一“結(jié)構(gòu)-功能雙重角色”的設(shè)計大大提升了材料性能。

從“農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物”到“再生醫(yī)學(xué)利器”

由于EVs傳統(tǒng)來源（如哺乳動物細胞）產(chǎn)量低、成本高，極大限制了其在材料工程中的應(yīng)用。而酸奶中的EVs來源穩(wěn)定、成本低，為規(guī)?；a(chǎn)注射型再生材料提供了可行路徑。更重要的是，研究顯示這類EVs本身就具有促愈合和促血管生成（angiogenesis）的能力，無需添加額外化學(xué)因子。

動物實驗中，這種酸奶EV水凝膠在一周內(nèi)顯著促進新血管生成，且無任何免疫排斥反應(yīng)。同時，材料還能調(diào)節(jié)局部免疫微環(huán)境，富集具有抗炎作用的免疫細胞群，為組織再生創(chuàng)造理想條件。

跨學(xué)科國際合作推動突破

此次研究得益于哥倫比亞大學(xué)與意大利帕多瓦大學(xué)（University of Padova）的國際合作。帕多瓦團隊提供了豐富的農(nóng)業(yè)EV提取經(jīng)驗，而Correa實驗室則在納米材料與水凝膠設(shè)計方面具備領(lǐng)先優(yōu)勢。雙方的合作展示了跨學(xué)科交叉與國際合作在生物材料創(chuàng)新中的巨大潛力。

此外，研究還驗證了該平臺對不同來源的EVs（如哺乳動物細胞、細菌）具有廣泛兼容性，為未來多類型組織修復(fù)、創(chuàng)傷治療、免疫調(diào)控等應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

研究者寄語：再生醫(yī)學(xué)的新起點

“我們不僅構(gòu)建了一種仿生材料，還讓它具備主動參與修復(fù)的能力，這在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域打開了新的大門?！毖芯抗餐撠?zé)人、NSF研究員Artemis Margaronis表示，“這正是我熱愛生物醫(yī)學(xué)工程研究的原因之一——總有令人興奮的突破在發(fā)生。”

參考文獻：Extracellular Vesicles as Dynamic Crosslinkers for Bioactive Injectable Hydrogels,?Matter?(2025).?DOI: 10.1016/j.matt.2025.102340.?www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(25)00383-2

編輯：周敏

排版：李麗