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  血管神經協同修復是組織工程與再生醫學領域研究面臨的重大挑戰。血管神經再生修復的生理進程極為復雜，要求在不同階段，通過外泌體介導的細胞間通訊，實現對血管內皮細胞、神經元等細胞的多靶點、階段特異調控。近年來，基于外泌體的促再生修復策略受到了廣泛的關注。然而，現有策略面臨外泌體壽命短（僅24~4小時）、劑量低以及具有特異性細胞調控功能的miRNA不可變等挑戰，仍難以再現天然生理過程中復雜、動態的調控進程，嚴重限制了其在血管神經協同修復方面的應用。

  11月21日，中國科學院深圳先進技術研究院智能醫用材料與器械研究中心杜學敏研究員團隊，在精準調控外泌體分泌的活性界面材料方面取得重要研究進展。相關成果以“A ferroelectric living interface for fine-tuned exosome secretion toward physiology-mimetic neurovascular remodeling”為題，發表在Cell Press旗下旗艦期刊Matter上。該活性界面材料（LIFES）結合聚偏氟乙烯-三氟乙烯（P(VDF-TrFE)）基智能高分子復合材料層與間充質干細胞的活細胞層，通過復合材料層的拓撲和電信號對間充質干細胞的調控，不但實現了外泌體的持久（約192小時）、大量（提升約8倍）釋放，并且可在血管神經修復的不同階段調控外泌體中的miRNA（前期促血管生成、后期促神經再生），模擬天然血管神經修復過程中的階段特異調控作用，從而有效促進活體血管神經的協同修復，在智能生物醫用材料與器械領域有著重大應用前景。

圖1 促血管神經協同修復的LIFES設計。LIFES由P(VDF-TrFE)基智能高分子復合材料層和活細胞層組成，其中復合材料可提供用于細胞調控的拓撲、壓電和光熱釋電信號。

圖2 LIFES的復合材料層對間充質干細胞的調控。（a-c）復合材料層的取向結構引導間充質細胞定向排列。（d-f）拓撲信號協同壓電信號促進間充質干細胞神經樣分化。（g-o）光熱釋電信號激發間充質干細胞的電生理響應，引發鈣離子內流。

圖3 LIFES外泌體分泌的精準調控。（a-c）第一階段（0~5天）促進富含抗炎和促血管生成miRNA外泌體的分泌。（d-f）第一階段（6~8天）促進富含促神經再生miRNA外泌體的分泌。（g）LIFES可模擬生理過程中外泌體多靶點、階段特異的天然調控作用。

圖4 LIFES外泌體分泌精準調控的機制。（a-d）第一階段（0~5天），拓撲和壓電信號激活MAPK/ERK和PI3K/AKT信號通路。（e-f）第二階段（6~8天），光熱釋電信號激活鈣離子信號通路與溫度響應相關信號通路。

圖5 LIFES促血管神經修復的體外評價。（a-f）促進血管內皮細胞遷移及毛細血管樣網絡形成。（g-l）促進神經生長和神經間連接。

圖6 LIFES加速糖尿病傷口血管神經協同修復。（a-c）加速糖尿病傷口的無疤痕愈合。（d-f）促進糖尿病傷口的血管神經協同修復。（g-h）改善毛囊和腺體等功能性皮膚附屬結構的再生。

  中國科學院深圳先進技術研究院智能醫用材料與器械研究中心杜學敏研究員為該論文的通訊作者，博士研究生彭明星、趙啟龍副研究員為共同第一作者，深圳理工大學生命健康學院王玉田教授、柴安平博士以及香港大學機械工程系王敏教授為該論文共同作者，在研究中給予了大量幫助。

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  下載：A ferroelectric living interface for fine-tuned exosome secretion toward physiology-mimetic neurovascular remodeling