温州医科大学ACS Nano：新型仿生水凝胶突破皮肤移植存活难题

异体皮肤移植是治疗大面积烧伤、创伤和慢性溃疡的重要手段，然而免疫排斥和血管化不足严重制约其临床效果。传统的免疫抑制剂虽能部分抑制T细胞活性，但长期使用会损害血管修复并引发全身毒性。近年来，局部免疫调控型生物材料虽有所进展，但尚无法在移植区域同步实现持续的血管再生与T细胞、巨噬细胞的有效免疫调节，亟需创新策略以构建支持性免疫微环境，延长移植物存活。

近日，温州医科大学张岩副主任医师、浙江大学医学院附属第二医院郭松雪副主任医师、国科温州研究院邓俊杰研究员合作成功开发出一种仿胞葬纳米囊泡交联水凝胶（EMV-Gel），该凝胶在移植部位充当可持续释放“胞葬信号”的局部储库，通过释放“找我”、“吃我”及凋亡代谢物等关键信号，同步调控调节性T细胞（Tregs）、抗炎M2型巨噬细胞和血管内皮细胞的行为，实现持续免疫抑制与血管再生的双重目标，显著延长了异体皮肤移植的存活时间。相关论文以“Efferocytosis-Mimicking Nanovesicle-Cross-Linked Hydrogel for Dual Immunomodulation and Angiogenesis to Prolong Allogeneic Skin Graft Survival”为题，发表在ACS Nano。

示意图1. EMV-Gel制备示意图，展示其在移植部位作为可持续局部“胞葬储库”的作用。该凝胶模拟天然胞葬关键过程，实现在移植物内同步促进内皮细胞血管再生与Treg、M2巨噬细胞的免疫调节。

研究团队首先成功构建了EMV-Gel，该材料以巨噬细胞膜为载体，整合了S1P、PS与SPD三种关键胞葬信号成分。透射电镜图像显示EMV呈球形结构，动态光散射分析其平均尺寸约为500纳米。进一步通过冷冻凝胶化工艺将EMV与海藻酸钠交联形成水凝胶，该凝胶具备大孔互通结构，平均孔径约40微米，杨氏模量为12.44 kPa，与小鼠皮肤力学性能相匹配。体外降解实验表明，EMV-Gel在14天内降解率约为50.73%，可持续释放S1P与SPD，释放总量分别约为1.2 μg和25.0 μg，且对细胞无明显毒性，展现出良好的生物相容性。

图1. EMV-Gel的表征。（a）EMV的透射电镜图像；（b）囊泡尺寸分布；（c）Zeta电位；（d）囊泡表面磷脂酰丝氨酸（PS）表达（APC-Annexin V+）；（e）EMV-Gel实物图；（f）CMV-Gel、S1P/PS@CMV-Gel和EMV-Gel的扫描电镜图像；（g）凝胶的杨氏模量；（h）凝胶在37°C PBS中的降解率；（i）S1P从EMV-Gel和S1P/PS@CMV-Gel中的累积释放曲线；（j）SPD从EMV-Gel中的累积释放曲线。

在体外实验中，EMV-Gel显著促进人脐静脉内皮细胞（HUVEC）的迁移与吞噬行为，增强其形成管状结构的能力，并上调血管生成相关基因（bFGF、TGF-β、CD31、VEGF）和蛋白（VEGF、ANG1）表达，显示出优异的促血管生成能力。同时，该凝胶通过S1P信号促进T细胞迁移，并通过PS信号增强其吞噬能力，进一步通过SPD诱导Treg分化并抑制CD8+ T细胞增殖，有效调节免疫反应。此外，EMV-Gel还能显著增强巨噬细胞的迁移与吞噬能力，促进其向抗炎M2型极化，抑制促炎M1型活化，并提升抗炎因子（IL-10、TGF-β）的分泌，构建有利于移植物存活的免疫微环境。

图2. EMV-Gel对HUVEC体外血管生成的影响。（a）HUVEC迁移的光学显微镜图像及数量统计；（b）共聚焦显微镜图像显示HUVEC对凝胶的摄取；（c）流式细胞术分析及（d）DID信号在HUVEC中的荧光强度；（e）HUVEC体外成管实验图像及（f）管长与节点数统计；（g）血管生成相关基因（bFGF、TGF-β、CD31、VEGF）的mRNA表达；（h）VEGF和ANG1蛋白表达的Western blot分析；（i）EMV-Gel诱导HUVEC血管生成机制示意图。

图3. EMV-Gel对T淋巴细胞的体外调控。（a）T细胞迁移数量统计；（b）T细胞中S1P受体（S1PR1-5）的mRNA表达；（c）共聚焦图像显示T细胞对EMV-Gel的吞噬；（d）流式分析T细胞中DID信号强度；（e）CD4+ T细胞与（f）CD8+ T细胞增殖比例；（g）Treg（CD3+CD4+Foxp3+）比例统计。

图4. EMV-Gel对巨噬细胞的体外调控。（a）BMDM迁移数量统计；（b）BMDM对EMV-Gel的摄取及DID信号强度；（c）M0巨噬细胞中CD206+ M2比例；（d）抗炎基因（IL-10、TGF-β、Arg-1）表达；（e）培养上清中IL-10与TGF-β水平；（f）M1巨噬细胞中CD86+比例；（g）炎症基因（TNF-α、IL-6、iNOS）表达；（h）培养上清中TNF-α与IL-6水平。

动物实验进一步验证了EMV-Gel的体内效果。皮下注射该凝胶后，其在第7天和第14天均能有效招募巨噬细胞、T细胞和树突状细胞，其中M2型巨噬细胞比例显著上升，伴随抗炎因子表达增强，形成局部抗炎环境。在异体皮肤移植模型中，EMV-Gel组移植物存活时间延长至18.4天，与环孢素联用后进一步延长至21.6天。组织学分析显示，该处理组胶原结构完整，CD31阳性血管数量显著增加，移植物区域M2巨噬细胞比例上升，CD8+ T细胞比例下降，系统性免疫反应中Treg比例上升，Th1细胞比例下降，血清中促炎因子水平降低，抗炎因子IL-10水平升高，显示出良好的局部与系统免疫调控能力。

图5. 体内EMV-Gel对内源性免疫细胞的招募与调控。（a）小鼠皮下注射后凝胶内浸润细胞分析示意图；（b）第7天与第14天凝胶内总细胞数；（c, g）第7天与第14天F4/80+巨噬细胞与CD3+ T细胞的比例与数量；（d, h）第7天与第14天M2（F4/80+CD206+）与M1（F4/80+CD86+）巨噬细胞比例；（e, i）M2与M1巨噬细胞的数量统计；（f, j）第7天与第14天凝胶内细胞抗炎与炎症基因表达水平。

图 6. EMV-Gel对皮肤移植物存活的影响。（a）实验时间线；（b）BALB/c供体皮肤与凝胶复合移植示意图；（c）移植后不同时间点皮肤外观；（d）第10天移植区域Masson染色组织切片；（e）CD31免疫荧光染色显示血管生成；（f）各组移植物存活曲线；（g）Masson染色胶原定量分析；（h）CD31荧光强度定量。

图7. EMV-Gel对移植区域炎症反应与系统免疫的影响。（a）移植物中M2巨噬细胞比例；（b）M1巨噬细胞比例；（c）CD4+与CD8+ T细胞比例；（d）脾脏中CD4+与CD8+ T细胞比例；（e）脾脏中Treg比例；（f）脾脏中Th1细胞比例；（g）血清中细胞因子（IL-10、IL-6、IL-2、IFN-γ）水平。

该研究开发的EMV-Gel通过模拟天然胞葬过程，成功实现了对T细胞、巨噬细胞和血管内皮细胞的多重调控，构建了兼具免疫耐受与血管再生的微环境，显著提升了异体皮肤移植的存活率。该策略不仅为皮肤移植提供了新思路，也为其他免疫相关疾病（如类风湿关节炎、银屑病等）的治疗开辟了潜在路径。未来，通过调控水凝胶降解性能与信号释放动力学，有望进一步拓展其在多种组织修复与免疫调控场景中的应用前景。