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  近年來，干細(xì)胞療法在多種疑難疾病的治療中大放異彩，但其臨床應(yīng)用仍受到免疫排斥、致瘤性等安全隱患的限制。作為干細(xì)胞的“衍生產(chǎn)物”，小細(xì)胞外囊泡（Small extracellular vesicles, sEV）富含蛋白質(zhì)、核酸和脂質(zhì)等活性成分，這些具備治療特性的生物分子遞送給受體細(xì)胞，可以有效地改變它們的生物反應(yīng)，在許多疾病的治療和醫(yī)療美容領(lǐng)域都顯示出巨大的潛力。相較于直接使用干細(xì)胞，sEV通過低免疫原性和免疫調(diào)節(jié)功能避免免疫排斥，又因無增殖能力而降低了致瘤風(fēng)險(xiǎn)，安全性更高。因sEV具備干細(xì)胞的治療效果，同時(shí)規(guī)避了干細(xì)胞治療的固有局限性，從而成為了干細(xì)胞治療的安全替代方案。但通常情況下干細(xì)胞sEV的產(chǎn)量極低，傳統(tǒng)增產(chǎn)手段依賴昂貴藥物或復(fù)雜設(shè)備，導(dǎo)致其治療成本高昂，限制了臨床推廣。

  近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)張青川團(tuán)隊(duì)在Nano Letters雜志上發(fā)表題為“High Efficiency Production of Functional Small Extracellular Vesicles through Cellular Self-Motivation”，提出利用細(xì)胞自身產(chǎn)生的牽引力與特定生物智能軟材料的力電轉(zhuǎn)換效應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)無需外部刺激的sEV分泌增強(qiáng)。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士研究生王晨為第一作者，張青川教授、吳尚犬教授以及安徽醫(yī)科大學(xué)陳旭林教授為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重大科技專項(xiàng)的資助。

  研究團(tuán)隊(duì)關(guān)注到，貼壁細(xì)胞在生長(zhǎng)過程中會(huì)持續(xù)對(duì)其附著的基底施加周期性的牽引力。由此，研究者提出“細(xì)胞自我刺激（Cellular self-stimulation）”的新概念，借助一種具有壓電特性，且剛度接近細(xì)胞外微環(huán)境的柔性水凝膠，通過細(xì)胞自身行為驅(qū)動(dòng)sEV高效分泌。當(dāng)細(xì)胞在壓電水凝膠材料表面粘附生長(zhǎng)時(shí)，細(xì)胞自然產(chǎn)生的微小牽引力（~10 nN）即可引發(fā)水凝膠結(jié)構(gòu)形變，觸發(fā)陽離子定向遷移并形成局部電場(chǎng)，這些電信號(hào)再反過來刺激細(xì)胞自身，使sEV分泌數(shù)量實(shí)現(xiàn)量級(jí)上的提升。

圖1. (A) 實(shí)現(xiàn)力-電轉(zhuǎn)換的柔性壓電水凝膠; (B, C) 牽引力觸發(fā)的“細(xì)胞自我激勵(lì)”提升sEV產(chǎn)量; (D) 獲得的sEV具備出色治療效果.

  與傳統(tǒng)依賴外部刺激手段不同，該策略讓細(xì)胞“自主開啟生命開關(guān)”，無須昂貴藥物或大型設(shè)備，具備更高的經(jīng)濟(jì)性與適用性。所獲得的sEV已在體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中被證實(shí)具備出色的治療效果，有望在炎癥治療、組織修復(fù)、再生醫(yī)學(xué)乃至醫(yī)療美容領(lǐng)域，作為藥物遞送載體和細(xì)胞修復(fù)工具展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。同時(shí)，這種以生物親和性壓電柔性材料為基礎(chǔ)的“自激勵(lì)”策略，也為無創(chuàng)植入材料與細(xì)胞環(huán)境調(diào)控提供了全新的思路。

  參考文獻(xiàn)

  Wang, C.; Zhao, X.; Yan, T.; et al. High Efficiency Production of Functional Small Extracellular Vesicles through Cellular Self-Motivation. Nano Letters 2025, 25 (16), 6471-6480.

  https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c00094.