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【导语】一杯普通的酸奶，在科学家们的巧手下，竟变身成为具有神奇修复功能的“再生胶”。哥伦比亚大学的研究团队从酸奶乳清中提取出外泌体，并与特制高分子材料结合，创造出一种柔软可注射的水凝胶。这种水凝胶不仅能够填补受损部位(wèi)，还能发出信号促进细胞修复。在动物实验中，它已展现出促进血管生成和组织重塑的潜力，为再生医学开辟了新思路。未来，我们或许能用这种源于食品的低成本材料，让身体实现自我“再生”。

一杯酸奶，平日里不过是早餐桌上的常客。可在哥伦比亚大学的实验室里，它摇身一变，成了能够帮助身体自我修复的“再生胶”。科学家们从酸奶的乳清里提取出一种叫做外泌体（extracellular vesicles, EVs）的微小颗粒，把它们与特制的高分子材料结合，制成了一种柔软、可注射的水凝胶。这种水凝胶不仅能像组织一样填补受损部位，还能发出信号，让周围细胞启动修复程序。

酸奶中的外泌体做成水凝胶促进伤口愈合示意图（图片来源：作者使用AI生成）

想象一下，未来外科医生手里拿的，可能不是手术刀或化学药剂，而是一支装着酸奶修复胶的注射器——轻轻一推，就能帮助伤口长出新的血管、恢复组织功能。这听起来像是科幻小说的情节，但它的雏形，已经在小鼠实验中实现了。

酸奶外泌体与水凝胶的组合

外泌体（Extracellular Vesicles, EVs）是细胞分泌的纳米级囊泡，直径只有几十到几百纳米，却像微型快递员一(yī)样(yàng)，运(yùn)送(sòng)着(zhe)蛋(dàn)白(bái)质(zhì)、脂(zhī)质(zhì)、核(hé)酸(suān)等(děng)多(duō)种(zhǒng)生(shēng)物(wù)分(fēn)子(zi)。这(zhè)些(xiē)快(kuài)递(dì)能(néng)够(gòu)精(jīng)准(zhǔn)送(sòng)达(dá)邻(lín)近(jìn)或(huò)远(yuǎn)处(chù)的(de)细(xì)胞(bāo)，调(diào)节(jié)它(tā)们(men)的(de)行(xíng)为(wèi)，例(lì)如(rú)促(cù)进(jìn)生(shēng)长(zhǎng)、抑制炎症、引导组织修复。正因如此，外泌体近年来在再生医学和药物递送领域备受关注。

然而，外泌体在实验室里并不好批量生产。传统从细胞培养液中提取外泌体的方法，产量低、成本高，很难满足构建功能性材料的需求。哥伦比亚大学团队的灵感来源于一个日常食品——酸奶。酸奶发酵后会产生大量乳清，这里面蕴含着丰富且稳定的牛奶外泌体，而且这些外泌体天然具有良好的生物相容性和组织修复潜力。通过切向流过滤（Tangential Flow Filtration, TFF）和冻干技术，研究人员能够一次性从1升乳清中获得约10¹³个高质量外泌体，规模比细胞培养方法高出百倍。

接下来，科学家将这些外泌体与疏水改性的羟丙基甲基纤维素（HPMC）结合。HPMC分子链上带有不同长度的碳链，如C14、C16，这些疏水尾部可以像锚一样插入外泌体的脂质膜中，使外泌体在聚合物网络中充当交联点。这种连接并非一次性的化学键，而是可逆的疏水相互作用，就像尼龙粘扣一样，在受到外力时能暂时分开，之后又自动结合。这种动态交联赋予了水凝胶可注射性和自愈能力，它在针管中会变得流动，推入组织后又迅速恢复成稳固的三维网络。

细胞外囊泡交联可注射水凝胶的设计（图片来源：参考文献[1]）

更重要的是，这些外泌体并不只是“支架”，它们自身还携带着天然的生物信号。在材料植入体内后，这些信号分子会逐渐释放，指导周围细胞进行修复，既提供结构支撑，又能(néng)发(fā)出(chū)指(zhǐ)令(lìng)。相(xiāng)比(bǐ)传统依赖化学修饰的水凝胶，这种酸奶外泌体水凝胶能同时满足结构和功能两方面的需求。

在活体中长出血管的修复胶

科学家的第一步验证，是看这种酸奶外泌体水凝胶在动物体内是否安全。研究团队将其注射到健康小鼠皮下，并与单纯注射外泌体的对照组比较。结果显示，两组小鼠在一周(zhōu)内(nèi)体(tǐ)重稳定，没有出现毛发蓬乱、行动迟缓等炎症反应的迹象，说明材料具备良好的生物相容性。

接下来，真正令人惊喜的地方出现了，在注射水凝胶的一周后，取出的样品中已经可以(yǐ)肉(ròu)眼(yǎn)看(kàn)到(dào)细(xì)密(mì)的(de)新(xīn)生(shēng)血(xuè)管(guǎn)。这(zhè)些(xiē)血(xuè)管(guǎn)并(bìng)非(fēi)只(zhǐ)停(tíng)留(liú)在(zài)材(cái)料(liào)表(biǎo)面(miàn)，而(ér)是(shì)穿插在水凝胶内部，与周围组织融为一体。组织切片的三色染色进一步证实，这些血管有成熟的胶原层和完整的内皮细胞结构，不是简单的毛细管样突起，而是功能化的微血管。

将酸奶EV水凝胶皮下注射小鼠体内，一周后可见明显的血管化现象（图片来源：参考文献[1]）

更深入的免疫荧光染色结果显示，水凝胶内同时存在CD31阳性（成熟内皮细胞）和CD34阳性（内皮前体细胞）的血管。这意味着材料不仅能促进已有血管的延伸，还能刺激新血管从零开始生成。与此同时，大量免疫细胞和基质细胞渗入水凝胶内部，沉积新的胶原蛋白并参与组织重塑，没有形成典型的纤维囊包裹，这与许多合成材料在体内引发的排斥反应截然不同。

值得注意的是，这一修复过程并不依赖额外添加的化学生长因子，完全由外泌体本身携带的天然信号驱动。这种自带说明书的特性，让水凝胶在植入后能够主动营造一个有利于愈合的微环境——抗炎细胞聚集、血管生成启动、细胞外基质重塑同步进行，从而为后续的组织功能恢复打下基础。

总(zǒng)结(jié)

从(cóng)酸(suān)奶(nǎi)乳(rǔ)清(qīng)中(zhōng)提(tí)取(qǔ)外(wài)泌(mì)体(tǐ)，并(bìng)与(yǔ)特(tè)制(zhì)的(de)高(gāo)分(fēn)子(zi)材(cái)料(liào)结(jié)合(hé)，科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)创(chuàng)造(zào)了(le)一(yī)种(zhǒng)既(jì)柔(róu)软(ruǎn)可(kě)注(zhù)射(shè)、又(yòu)自(zì)带(dài)修(xiū)复(fù)指(zhǐ)令(lìng)的(de)水(shuǐ)凝(níng)胶(jiāo)。在(zài)动(dòng)物(wù)实(shí)验(yàn)中(zhōng)，它(tā)不(bù)仅(jǐn)表(biǎo)现(xiàn)出(chū)优(yōu)异(yì)的(de)生(shēng)物(wù)相(xiāng)容(róng)性(xìng)，还(hái)能(néng)在(zài)短(duǎn)短(duǎn)一(yī)周(zhōu)内(nèi)促(cù)进(jìn)血(xuè)管(guǎn)生(shēng)成(chéng)、组(zǔ)织(zhī)重(zhòng)塑(sù)。这(zhè)种(zhǒng)源(yuán)于(yú)食(shí)品(pǐn)的(de)低(dī)成(chéng)本(běn)、高(gāo)生(shēng)物(wù)活性材料，展示了再生医学的新思路——未来，我们或许可以用更简单、更安全的方式，让身体自己“长”好。

参考文献：

[1] Margaronis, Artemis, et al. "Extracellular vesicles as dynamic crosslinkers for bioactive injectable hydrogels." Matter 8 (2025): 102340.

[2] Correa, Santiago, et al. "Translational applications of hydrogels." Chemical reviews 121.18 (2021): 11385-11457.

[3] Welsh, Joshua A., et al. "Minimal information for studies of extracellular vesicles (MISEV2023): From basic to advanced approaches." Journal of extracellular vesicles 13.2 (2024): e12404.

[4] Herrmann, Inge Katrin, Matthew John Andrew Wood, and Gregor Fuhrmann. "Extracellular vesicles as a next-generation drug delivery platform." Nature nanotechnology 16.7 (2021): 748-759.

作者丨邵文亚 福建医科大学副教授；杨超 中国科普作家协会会员

审核丨赵宝锋博士 辽宁生命科学学会