骨组织缺损的修复一直是再生医学领域的重要挑战。近年来，骨髓间充质干细胞来源外泌体（BMSC-Exo）因其低免疫原性和良好的生物活性，被认为是极具潜力的无细胞治疗策略。然而，产量不足、生物功能有限以及体内递送效率低，长期制约着外泌体疗法的临床转化。

  针对上述瓶颈，北京化工大学蔡晴、喻盈捷团队发表最新研究成果，构建了一种具有三重生物粘附能力的多孔微球（Bioadhesive microcryogels, BM），实现外泌体高效生产、功能增强与精准递送的一体化策略，为血管化骨再生提供了新的解决方案（图1）。

  相关工作以“ Bioadhesive Microcryogels Synergize with Therapeutic Ions to Enhance BMSC-Exosomes Function for Vascularized Bone Regeneration”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。

图1. 三重生物粘附微球的设计与制备。

  传统3D细胞培养方式，如悬滴法或微孔板培养，虽然能够形成细胞团，但普遍存在营养交换受限、细胞凋亡增加等问题；同时，大多数外泌体载体与组织结合能力弱，容易在体内扩散流失，降低治疗效率。为解决这些难题，研究团队设计了一种由甲基丙烯酰化明胶（GelMA）与氧化透明质酸甲基丙烯酸酯（OHAMA）组成的多孔凝胶微球。OHAMA上的醛基可与蛋白上丰富的氨基形成动态席夫碱键，使微球具备独特的三重生物粘附能力：

1）粘细胞——提高外泌体产量与质量

  BM与BMSC共培养后，可通过可逆共价键稳定细胞聚集体结构，显著提升细胞活性和外泌体分泌效率。同时，引入镁（Mg）与硅（Si）两种治疗性离子，对外泌体进行工程化处理，获得具有更强促血管生成与成骨能力的3D-Mg/Si-Exo。

2）粘外泌体——实现外泌体持续释放

  外泌体表面蛋白中的氨基可被BM捕获固定，形成3D-Mg/Si-Exo^BM，实现由爆发式释放向持续缓控释放的转变，提高外泌体的体内有效治疗浓度。

3）粘组织——增强体内定植能力

  在大鼠颅骨缺损模型中，3D-Mg/Si-Exo^BM可与缺损组织中的氨基发生反应，实现原位牢固粘附，减少支架材料在体内被清除，显著提升骨再生效果。

图2. 三重生物粘附性微球的理化性能表征。

  综上，这种独特的三重生物粘附设计，使微球同时承担三种角色：1）3D培养基底：提升外泌体生产效率；2）功能工程化平台：赋予外泌体更强生物活性；3）递送支架：实现精准原位治疗。由于BM材料均由简单的天然高分子组成，该策略具有优异的转化前景，有望进一步拓展至软骨修复、免疫调控以及其他组织再生领域，展现出广阔的生物医学推广价值。

  该工作是团队近期关于金属元素递送高分子材料的最新研究进展。金属离子在调控细胞增殖、分化及组织重建中具有关键作用，但其精准递送与可控释放仍面临挑战。围绕这一科学问题，团队基于高分子设计与制备策略，系统构建多维度可降解材料平台，实现了金属元素的缓控释放（Nature Communications 2024, 15, 9405; Advanced Materials 2024, 36, 2404971）、空间分布调控（Advanced Materials 2023，35 , 2209565；Advanced Functional Materials 2023, 33, 2304829）以及外场时空调控（Matter 2025, 8, 102366; Advanced Functional Materials, 2025, 35, 2425565），推动金属元素在生物医学中的精准应用，最大其体内治疗效益。

  原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202523026