伤口愈合是一个复杂的、高度调节的过程。糖尿病可导致伤口愈合困难，给患者带来严重的生理和心理痛苦。糖尿病伤口是多因素导致的，氧化应激损伤是疾病发展过程中最被广泛接受的机制之一。糖尿病患者异常增加的活性氧
(ROS)
不能被内源性抗氧化系统清除，从而引起细胞内生物大分子的氧化损伤，最终导致组织功能障碍。此外，糖尿病创面更容易被细菌定植，从而阻碍创面修复过程，最终演变为慢性感染创面。目前，虽然已经开发了多种创面愈合敷料来治疗糖尿病创面，但这些方法大多是基于治疗剂的被动扩散，导致伤口部位的递送效率低，药物渗透性弱。因此，迫切需要设计一个能够促进药物向伤口深层及周围组织浸润的伤口愈合平台。
微
/
纳米机器人
(
MNRs)
可以根据需要将外部能量
(
如化学能、磁、电、声和光等
)
转化为自身的动能，帮助克服多种生理障碍，显著增强组织渗透和药物递送能力。近日，
华中科技大学化学与化工学院牛冉研究员与同济医学院附属协和医院手外科陈振兵主任医师、杨小凡副主任医师
联合开发了一种基于糖工程化外泌体的生物杂化纳米机器人平台
(MF@DeMEV/SA-MNP)
。它能够双重增强细胞和组织渗透，同时具有抗氧化、抗菌等性能，从而可以用于感染糖尿病伤口修复
(图1)。
图
1
. (A)
生物杂化纳米机器人平台
(MF@DeMEV/SA-MNP)
的构建过程示意图和
(B)
其通过双重增强细胞和组织渗透和多步骤干预策略协同治疗感染糖尿病伤口。
该生物杂化纳米机器人平台包括一个驱动单元(SA-MNP)和几种生物成分。SA-MNP以Fe
3
O
4
磁性纳米粒子为“核心”，
SiO
2
为“外壳”，表面涂有具有抗菌作用的
2-
羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖
(HACC)
。作为生物杂化平台的驱动单元，
SA-MNP
在外磁场下显著增强了其在伤口部位的组织渗透
(
图
2
)。生物成分是经过两步工程化的外泌体(MF@DeMEV)：首先在牛奶衍生的细胞外囊泡(MEV)中装载抗氧化多酚化合物芒果苷(MF)，然后去除MEV
表面的
N-
和
O-
聚糖。外泌体的表面聚糖工程化可以作为一种有效的策略来调节外泌体的细胞识别和摄取，从而提高外泌体介导的药物递送效率。糖工程化极大地提高了杂化纳米平台对内皮细胞和成纤维细胞的摄取效率，从而提高了芒果苷的生物利用度，最终逆转了体外氧化损伤的细胞功能
(
图
3
)。
图
2
. MF@DeMEV/SA-MNP
的制备、表征和磁驱动性能。
图
3
.
MF@DeMEV/SA-MNPs
逆转内皮细胞氧化损伤。
图
4
.
MF@DeMEV/SA-MNPs
对糖尿病感染创面的治疗效果。
在感染糖尿病伤口的小鼠模型中，生物杂化纳米机器人平台通过改善再上皮化、胶原沉积和血管生成，协同加速伤口愈合
(
图
4
)。据我们所知，这一工作是首次将磁驱动纳米机器人与工程化外泌体相结合，利用一体化生物杂化纳米机器人平台进行伤口修复。同时，该策略能够根据不同的病理环境定制功能，并在未来应用于其他疾病的治疗。
以上研究成果以《Biohybrid Nanorobots Carrying Glycoengineered Extracellular Vesicles Promote Diabetic Wound Repair through Dual-Enhanced Cell and Tissue Penetration》为题发表在
A
dvanced Science
杂志上。华中科技大学同济医学院博士研究生严承琪和化学与化工学院博士研究生冯凯为共同第一作者。
全文链接：
http://doi.org/10.1002/advs.202404456
作者简介：
牛冉
，华中科技大学化学与化工学院研究员、博士生导师、国家重点研发计划青年项目首席科学家，主要研究领域为能量转化功能高分子材料及微纳米机器人。目前以第一或通讯作者身份
在
PRL
、
PNAS
、
Sci. Adv.
、
ACS Nano
、
Adv
. Sci., Small
、
Chem. Eng. J.
、
J. Mater. Chem. A
、
Energy Environ. Mater.
、
ACS Appl
.
Mater. Interfaces
等具有重要影响力的国际刊物上发表
SCI
论文
8
0
余篇，
获授权专利
5
项，申请专利
7
项。
主持承担国家自然科学基金、重点研发计划青年科学家项目、重点研发计划子课题等国家和省部级科技项目多项，并获得湖北省海外高层次人才计划、武汉英才等多项荣誉奖励。担任
Rare Metals
期刊
(
中科院
1
区，影响因子
6.3)
，
E
x
ploration
和
Energy
Materials
期刊青年编委
。
