血管神经协同修复是组织工程与再生医学领域研究面临的重大挑战。血管神经再生修复的生理进程极为复杂，要求在不同阶段，通过外泌体介导的细胞间通讯，实现对血管内皮细胞、神经元等细胞的多靶点、阶段特异调控。近年来，基于外泌体的促再生修复策略受到了广泛的关注。然而，现有策略面临外泌体寿命短（仅24~4小时）、剂量低以及具有特异性细胞调控功能的miRNA不可变等挑战，仍难以再现天然生理过程中复杂、动态的调控进程，严重限制了其在血管神经协同修复方面的应用。

  11月21日，中国科学院深圳先进技术研究院智能医用材料与器械研究中心杜学敏研究员团队，在精准调控外泌体分泌的活性界面材料方面取得重要研究进展。相关成果以“A ferroelectric living interface for fine-tuned exosome secretion toward physiology-mimetic neurovascular remodeling”为题，发表在Cell Press旗下旗舰期刊Matter上。该活性界面材料（LIFES）结合聚偏氟乙烯-三氟乙烯（P(VDF-TrFE)）基智能高分子复合材料层与间充质干细胞的活细胞层，通过复合材料层的拓扑和电信号对间充质干细胞的调控，不但实现了外泌体的持久（约192小时）、大量（提升约8倍）释放，并且可在血管神经修复的不同阶段调控外泌体中的miRNA（前期促血管生成、后期促神经再生），模拟天然血管神经修复过程中的阶段特异调控作用，从而有效促进活体血管神经的协同修复，在智能生物医用材料与器械领域有着重大应用前景。

图1 促血管神经协同修复的LIFES设计。LIFES由P(VDF-TrFE)基智能高分子复合材料层和活细胞层组成，其中复合材料可提供用于细胞调控的拓扑、压电和光热释电信号。

图2 LIFES的复合材料层对间充质干细胞的调控。（a-c）复合材料层的取向结构引导间充质细胞定向排列。（d-f）拓扑信号协同压电信号促进间充质干细胞神经样分化。（g-o）光热释电信号激发间充质干细胞的电生理响应，引发钙离子内流。

图3 LIFES外泌体分泌的精准调控。（a-c）第一阶段（0~5天）促进富含抗炎和促血管生成miRNA外泌体的分泌。（d-f）第一阶段（6~8天）促进富含促神经再生miRNA外泌体的分泌。（g）LIFES可模拟生理过程中外泌体多靶点、阶段特异的天然调控作用。

图4 LIFES外泌体分泌精准调控的机制。（a-d）第一阶段（0~5天），拓扑和压电信号激活MAPK/ERK和PI3K/AKT信号通路。（e-f）第二阶段（6~8天），光热释电信号激活钙离子信号通路与温度响应相关信号通路。

图5 LIFES促血管神经修复的体外评价。（a-f）促进血管内皮细胞迁移及毛细血管样网络形成。（g-l）促进神经生长和神经间连接。

图6 LIFES加速糖尿病伤口血管神经协同修复。（a-c）加速糖尿病伤口的无疤痕愈合。（d-f）促进糖尿病伤口的血管神经协同修复。（g-h）改善毛囊和腺体等功能性皮肤附属结构的再生。

  中国科学院深圳先进技术研究院智能医用材料与器械研究中心杜学敏研究员为该论文的通讯作者，博士研究生彭明星、赵启龙副研究员为共同第一作者，深圳理工大学生命健康学院王玉田教授、柴安平博士以及香港大学机械工程系王敏教授为该论文共同作者，在研究中给予了大量帮助。

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