Исследовательская группа под руководством доктора Ду Сюэминя из Шэньчжэньского института передовых технологий (SIAT) Китайской академии наук сообщила о живом интерфейсе с уникальными функциями длительной секреции биоактивных экзосом с настраиваемым содержимым и грузами микроРНК, эффективно способствующими нейроваскулярному ремоделированию.
Исследование было опубликовано в журнале Matter 21 ноября.
Нейроваскулярное ремоделирование имеет решающее значение для восстановления нормальных функций регенерированных тканей или сконструированных органов, что требует многоцелевой и фазоспецифической паракринной регуляции. Однако существующие стратегии все еще не могут имитировать такие динамические и сложные эффекты паракринной регуляции в нативных физиологических процессах, что препятствует синергетическому нейроваскулярному ремоделированию.
Экзосомы, как ключевые сущности в нативном паракринном процессе, показывают большие перспективы для нейроваскулярного ремоделирования, но все еще сталкиваются с трудностями. Прямое введение экзосом ограничено его коротким временем жизни (24–48 часов). Кроме того, системы доставки экзосом испытывают трудности с сохранением биоактивности и поддержанием адаптивных грузов miRNA в течение всего периода высвобождения, что ограничивает их эффективность на различных стадиях нейроваскулярного ремоделирования.
Предлагаемый в данном исследовании живой интерфейс для тонко настроенной секреции экзосом (LIFES) состоит из двух основных элементов: интеллектуального материального слоя на основе поли (винилиденфторида-ко-трифторэтилена) с рационально спроектированными топографическими структурами и превосходными электрическими свойствами для модуляции клеток, а также живого клеточного слоя с мезенхимальными стволовыми клетками (МСК), полученными из костного мозга крысы, для эффективного биогенеза экзосом.
Благодаря синергетическому взаимодействию между двумя основными элементами LIFES может секретировать биоактивные экзосомы в течение длительного времени (~192 часа) и в зависимости от фазы, с настраиваемым содержимым (примерно в 8 раз больше) и программируемыми грузами микроРНК (сначала проангиогенными, а затем пронейрогенными).
«Фазоспецифическая секреция экзосом LIFES соответствует физиологическим потребностям, что согласуется с естественными многоцелевыми и многоступенчатыми эффектами паракринной регуляции, наблюдаемыми в физиологических процессах нейроваскулярного ремоделирования», — сказал доктор Ду.
Имитируя естественные эффекты паракринной регуляции в рамках естественных физиологических процессов нейроваскулярного ремоделирования, LIFES эффективно способствует восстановлению сосудистых нейронных сетей, даже в сложных моделях диабетических ран.
Исследование откроет новые возможности для создания интеллектуальных материалов следующего поколения, произведя революцию в области биомедицинских устройств, регенеративной медицины и интерфейсов «мозг-машина» .
Дополнительная информация: Mingxing Peng et al, Ферроэлектрический живой интерфейс для тонкой настройки секреции экзосом в направлении нейроваскулярного ремоделирования, имитирующего физиологию, Matter (2024). DOI: 10.1016/j.matt.2024.10.019
Информация о журнале: Matter
Предоставлено Китайской академией наук