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J Nanobiotechnol | 崔红娟团队构建DCH@EVs水凝胶靶向巨噬细胞代谢重编程,破解糖尿病伤口“代谢-免疫”恶性循环

发布时间:2026-08-09

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2026715日,iQQtv iQQtv 崔红娟教授团队在Journal of Nanobiotechnology(中科院1TOP期刊,IF 2026=15.0)在线发表了题为“Glucose/ROS dual-responsive hydrogel for sustained release of UCMSCs-EVs reshapes macrophage metabolism to break the inflammatory cycle in diabetic wounds”的研究成果。该研究首次系统比较了不同来源间充质干细胞外囊泡的代谢调控能力,鉴定了miR-423-5p/HDDC3/AMPK/mTOR代谢调控全新信号轴,并构建了葡萄糖/活性氧双响应智能水凝胶实现UCMSCs-EVs的创面按需释放,成功打破糖尿病伤口"代谢-免疫"恶性循环,实现慢性创面的精准修复。

干细胞外囊泡(EVs)治疗慢性糖尿病创面愈合面临两大"卡点":一是高糖环境下巨噬细胞被锁定在异常糖酵解驱动的M1促炎状态,无法向抗炎修复型M2转换;二是游离EVs在伤口局部停留时间短,数小时内即被清除。现有给药策略常采用反复注射或凝胶覆盖,前者难以维持有效浓度,后者无法实现精准治疗,始终缺乏一个既能让巨噬细胞主动切换能量燃料、又能让EVs按需释放的闭环解决方案。

针对这一关键科学问题,崔红娟教授团队从免疫代谢调控与智能材料交叉领域入手,展开系统攻关。研究首次系统比较了脐带(UCMSCs)与脂肪(ADSCs)来源间充质干细胞外囊泡的修复效能,发现UCMSCs-EVs在驱动巨噬细胞M2极化及代谢重编程方面显著优于ADSCs-EVs。功能筛选显示,差异表达的let-7d-3pmiR-134-5p在促血管生成和诱导M2极化方面均无显著活性,唯有miR-423-5p表现出明确的代谢重编程功能,证实其为UCMSCs-EVs的核心效应分子。机制上,miR-423-5p通过靶向抑制HDDC3激活AMPK/mTOR通路,将巨噬细胞代谢从糖酵解重新导向脂肪酸氧化,实现从促炎向促修复表型的根本性转变。值得注意的是,尽管ADSCs细胞内miR-423-5p表达水平高于UCMSCs,但UCMSCs-EVs中该miRNA的含量却显著高于ADSCs-EVs,提示UCMSCs存在主动且选择性的miRNA分选装载系统。

针对EVs局部清除快的瓶颈,团队设计了葡萄糖/活性氧双响应动态水凝胶(DCH),由氧化葡聚糖、羧甲基壳聚糖与苯硼酸修饰透明质酸通过硼酸酯键和席夫碱键交联而成。在糖尿病创面高糖与高氧化应激微环境中,两种动态键选择性断裂,驱动水凝胶释放EVs,且EVs释放量与病理信号强度呈正相关。该体系兼具剪切变稀、自愈合及ROS清除能力,可适配不规则创面并协同减轻氧化损伤。

在糖尿病小鼠全层皮肤缺损模型中,DCH@UCMSCs-EVs组的创面愈合率达96.61%,显著优于游离EVs组的80.47%及水凝胶单独组的74.90%。组织学分析显示,该组再生表皮完整,新生毛囊和皮脂腺丰富,胶原沉积有序。上述结果表明,DCHROS清除活性与EVs的代谢重编程效应形成协同,系统性打破了糖尿病创面的炎症代谢恶性循环。

该研究融合了干细胞外囊泡生物学、免疫代谢调控与智能材料设计等多学科交叉优势,开辟了EVs治疗慢性创面的无细胞治疗新路径。论文第一署名单位为iQQtv iQQtv 。2023级博士研究生陈美桦为论文第一作者,崔红娟教授为论文最后通讯作者,向韬教授为共同通讯作者。

论文链接:

//doi.org/10.1186/s12951-026-04685-8

供稿:陈美桦 审核:崔红娟 代方银