由意外创伤、肿瘤手术或糖尿病引起的慢性创面是导致不适、疼痛和感染等严重临床问题的重要因素。尽管临床上开发了各种促进受损或患病皮肤伤口愈合的治疗方法，如负压疗法、皮肤替代移植、敷料、药物等，但治疗效果差强人意。在实际病例中，皮肤创面经常意外发生，且伤口的形态多种多样。因此，制备适配伤口、促进愈合的伤口敷料具有重要意义。
伤口组织通常处于炎症状态，阻碍了组织的有效愈合。与细胞相比，细胞来源的EV不仅继承了其固有细胞的大部分活性成分，而且不需要特殊的细胞培养条件，能够通过调节其靶细胞的信号通路来实现相应的功能。因此，我们选择EV作为创面修复的活性因子。
PAINT技术是由EV与海藻酸钠水凝胶前驱体组成，混合后能够原位形成具有生物活性的EV-Gel墨水。海藻酸钠水凝胶因其良好的生物相容性和温和的凝胶条件而成为EV的有效油墨溶剂（如1D和1E）。EV的加入对水凝胶的微观结构没有显著影响，表现出明显的网状结构（图1G）。与3D打印笔的进一步集成允许EVM2-Gel墨水原位应用于皮肤创面（图1H）。该技术能够应用和填充任意形状和大小的伤口部位以用于创面修复。例如，在猪皮肤上构建不同的创面形状，并用3D打印笔将EVM2-Gel墨水涂抹在创面部位（图1I）。值得注意的是，构建的3D打印笔能够根据创面的形态和大小调整输出EVM2-Gel墨水的直径大小，以适应不同的伤口，并可以对EVM2-Gel墨水充分利用，实现个性化创面修复，满足方便性、有效性和美观性的多样化需求（图1J）。
图1 EVM2-Gel墨水的制备
血管内皮细胞的血管生成是创面愈合的重要因素。我们通过体外血管生成实验研究EV对内皮细胞分化的影响。血管总长度、血管百分比面积和血管结点总数与EV浓度相关且呈现出时间依赖性（图2A-E）。EVM2以典型的浓度依赖方式显著增强促血管生成生长因子MMP-9和PDGF-BB的表达（图1F-G）。
图2 EV促进内皮细胞的血管生成
此外，我们也验证了EV显著增强内皮细胞的迁移能力，且呈现浓度依赖性（图3）。
图3 EV促进内皮细胞的迁移
巨噬细胞作为免疫系统的重要组成部分，不仅能够快速反应和抵抗外来物质的入侵，而且在损伤后各种组织器官的修复和再生中起着关键的调节作用。巨噬细胞向M2表型的极化促进了免疫组织微环境从炎症向增殖期的转变，是促进创面愈合的有效途径。我们在体外研究了EV诱导巨噬细胞极化为M2表型的能力。在EVM2处理后，巨噬细胞伪足变成长，展现为典型的长梭形（图4A）。EV可促进巨噬细胞向M2表型的极化，且呈浓度依赖性（图4B-D）。EVM2组中的M2/M1巨噬细胞比例显著增加（图4E）。此外，EV以浓度依赖的方式显著增加抗炎因子IL-10的表达，同时降低了促炎因子TNF-α、IL-1β和IL-6的表达（图4F）。
图4 EV刺激巨噬细胞的形态变化及M2表型极化
我们为了评价生物活性EV-Gel墨水对体内全层创面的治疗效果，建立了小鼠创面模型。进一步集成了3D打印笔，将“墨水”涂抹在伤口上（图5A）。EV-Gel墨水能够在创面持续释放EV，并随着时间的延长保持相当高的EV浓度（图5B）。利用透明圆环测量并记录创面面积（图5C），EV-Gel墨水明显促进创面愈合，与细胞分析结果一致（图5D）。EV-Gel墨水显著增加了表皮厚度，且创面胶原纤维较致密，沉积较好（图5E）。随着EV浓度的增加，伤口愈合的效果更加明显。EV-Gel墨水显著增加创面平均微血管密度，并激活巨噬细胞为M2表型（图5F）。综上所述，EV-Gel墨水可通过促进内皮细胞血管生成和巨噬细胞向M2表型的极化来加速创面愈合。
图5 PAINT加速创面愈合
Paintable Bioactive Extracellular Vesicle Ink for Wound Healing, ACS Appl Mater Interfaces. 2023 May 19.
https://doi.org/10.1021/acsami.3c03630
