中科院杭州医学所渠凤丽/常皓CEJ：微针贴片打造外泌体递送全新策略

生物医用材料进展 · 公众号 · · 2024-09-20 22:53

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来源：“中国科学院杭州医学研究所”公众号

近期，中国科学院杭州医学研究所渠凤丽团队和常皓团队共同开发了一款既能长期稳定保存外泌体又能实现外泌体精准高效递送的微针贴片。该研究成果以题为“Long-term storage and intradermal vaccination of tumor-derived exosomes via sugar microneedles for improving tumor immunotherapies”于2024年9月12日发表在工程技术领域权威期刊《 Chemical Engineering Journal 》（IF= 13.3，中科1区）上。医学所与天津大学医工院联合培养硕士穆思佳为第一作者，渠凤丽研究员与常皓研究员为通讯作者。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.155595

近年来，癌症免疫疗法因其卓越的疗效成为肿瘤治疗领域的热点。其中，癌症疫苗通过增强特异性免疫反应，具有更高的靶向性和更低的副作用，展现了广阔的应用前景。目前，多款癌症疫苗已在临床试验中验证了其安全性及免疫激活能力。然而，临床疗效普遍不理想，主要因缺乏合适的肿瘤特异性抗原，限制了其广泛应用。外泌体是直径约40-160nm的细胞外囊泡，被广泛用于多种生物医学领域。其中，肿瘤来源的外泌体因其富含肿瘤抗原以及具备内源性抗原递送载体的作用，成为一种极具潜力癌症疫苗。然而，外泌体在储存和运输中的不稳定性，以及缺乏有效的递送方法，限制了其临床应用。

为应对这一挑战，渠凤丽团队与常皓团队联合开发了一款既能长期稳定保存外泌体又能实现外泌体精准高效递送的微针贴片。微针通过将肿瘤来源的外泌体递送至皮肤的表皮和真皮层，不仅显著提高了抗原在体内的滞留时间，还促进了树突细胞对抗原的摄取及其激活，从而诱导了强效的抗原特异性免疫反应。该技术不仅安全、无痛、操作简便，还可自行给药，极大提高了患者的依从性。这一突破展示了微针作为外泌体递送平台的广阔应用潜力，也为无细胞癌症疫苗技术的研发提供了全新思路，将推动肿瘤免疫治疗迈向新的高度。

外泌体微针贴片在皮内释放引起免疫应答的示意图

外泌体微针贴片的制备与表征

研究团队采用双重铸模微成型法成功制备了外泌体微针贴片。该贴片由海藻糖制成的针尖和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）背衬构成。利用显微镜、扫描电子显微镜（SEM）及共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）对微针的形貌及外泌体的聚集情况进行表征，证实了外泌体微针的成功制备。

外泌体微针贴片的生物功能验证

为了评估微针制造过程对外泌体的影响，研究团队比较了微针贴片中的外泌体与新鲜外泌体在粒径、特征蛋白表达及生物活性方面的差异。结果显示，微针贴片中的外泌体在大小和标志性蛋白上与新鲜外泌体无显著差异。定量分析表明，微针组中CD63蛋白含量约为新鲜外泌体的93 ± 4%。在体外实验中，微针组外泌体与新鲜外泌体均有效激活了树突状细胞的成熟，显著优于未处理组。这表明外泌体微针能够有效保存外泌体并保持其生物活性。

微针贴片长期储存外泌体的效果

研究团队进一步考察了微针贴片中外泌体的长期储存稳定性。通过对不同时间（1天、3天、7天、31天）和不同温度（-20°C、4°C、室温）下储存的外泌体进行表征，结果显示，储存在微针中31天的外泌体膜结构完好，与新制备的外泌体一致。而在室温下储存的外泌体，3天后即出现显著的膜破裂。WB结果显示，微针中储存31天后的外泌体其标志性蛋白含量基本保持不变。该结果表明，微针贴片显著提升了外泌体的稳定性，可实现外泌体的长期储存。

中科院杭州医学所渠凤丽/常皓CEJ：微针贴片打造外泌体递送全新策略

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