大家好，今天给大家分享一篇ACSNano的文章，题目是“NitricOxideNanomotorDrivingExosomes-LoadedMicroneedlesforAchillesTendinopathyHealing”。
跟腱末端病(AT)是一种常见的末端病，将成为降低生活质量的主要因素之一。目前AT的临床治疗包括物理治疗、局部用三硝酸甘油(GTN)、口服抗炎药物和手术，然而这些治疗受到胃肠道副作用、继发性损伤，和效率低。EXOs(EXOs)是由含有直径为30-nm的各种RNA和蛋白质的细胞分泌的纳米级囊泡。目前的研究表明，来源于肌腱干细胞(TSCs)的EXOs比单效常规药物具有更多的优势，并且与TSC疗法相比不诱导免疫反应、自我分化和致癌性。
纳米马达是分子或纳米级装置，由于能够将能量转化为小颗粒的运动，因此在生物医学应用中具有巨大潜力。化学纳米马达可以通过排出气泡以及不可避免的废气或固体废物来移动，这些废气或固体废物是由纳米马达与其周围环境(酸、H2O或葡萄糖)之间的化学反应形成的。所以作者提出了一种由一氧化氮纳米马达驱动的EXO加载微针阵列(EXO/MBA)，用于促进跟腱病愈合。
微针(MN)为外泌体(EXO)的透皮递送提供了一种很有前景的策略，由于EXO只能通过被动扩散部分到达损伤部位，因此大大降低了治疗效果和临床应用。作者设计了一个可拆卸的MN阵列，以提供由一氧化氮纳米马达(EXO/MBA)修饰的EXO，用于跟腱病(AT)愈合。随着EXO/MBA的释放，左旋精氨酸在一氧化氮合酶或活性氧的驱动下转化为一氧化氮。得益于运动能力和MPC倾向于降低pH值的特性，EXO可以更有效地在损伤部位积聚。
正常的MN阵列很容易脱落，这是由于踝关节运动过程中软组织压迫造成的。在我们的实验中选择了氨基取代度为90%的GelMA和分子量为-且水解度为99%的聚乙烯醇。然后，机械强度和降解时间的结果显示，与10%PVA+15%GelMA相比，15%PVA+7.5%GelMA呈现出令人满意的降解时间和更好的强度(每针0.5N)(图1a、b)。然而，15%PVA+10%GelMA不适合制造MN阵列，该阵列一旦在室温下混合就变成固体，并且证明当与15%PVA+7.5%GelMA共培养时，发现肌腱细胞生长良好(图1c)。
以4%透明质酸为锰基，选择15%聚乙烯醇+7.5%明胶作为锰尖和锰体，在锰尖和锰体中负载由一氧化氮纳米马达包裹的外泌体，所述一氧化氮纳米马达由MPC、BAC和左旋精氨酸组成(图2a)。在应用之前，通过轴向“断裂”力来评估MN阵列的机械强度(图2d)。在我们的实验中，加载EXO/MBA的锰阵列的“断裂”力非常接近未加载的锰阵列的“断裂”力，大约每针0.5N(图2c)，这足以实现成功的皮肤穿刺。为了保证EXO/MBA在表皮层和真皮浅层的保留，利用活体小动物成像系统捕捉这两种物质的荧光信号。由于老鼠固有的荧光和低波长的绿色荧光的干扰，作者用黑板覆盖皮肤的其他部分。最后，观察到MBA的红色荧光和EXO的绿色荧光(图2e)。
在激光共聚焦显微镜下，6、12和24h，不同浓度的EXO/MBA(0.1、1和10μg/mL)通过内吞作用被肌腱细胞内化。随后，在EXO/MBA治疗后观察到肌腱细胞增殖增强(图3a、b)。所有细胞的细胞核都被Hoechst用蓝色荧光标记，增殖细胞被EdU用红色荧光标记。通过这两种染料的共定位，发现EXO/MBA显著促进低密度组和高密度组肌腱细胞的增殖。进行细胞计数和统计分析以计算EdU阳性(EdU+)细胞的比率(图3e)。结果显示，与低密度组相比，高密度组的增殖能力较弱，但EXO/MBA给药增强了两组肌腱细胞的增殖。
抗炎生物标志物IL-10的表达在EXO/MBA治疗后也发生逆转，而IL-4在EXO/MBA治疗后没有改善。此外，还检测了白细胞介素-1β、肿瘤坏死因子-α、iNOS、环氧化酶-2的蛋白水平(图4c)，结果显示，在EXO/MBA治疗后，这四种代表性促炎细胞因子的表达水平全部逆转(图4f-I)。此外，发现TBHP诱导的肌腱细胞的炎症状态由于其分化和生成的特点是不稳定和不可持续的。
具体来说，他们设计了一个专用于连接部件的特殊阵列，以在MN基座分离后保持MN尖端稳定。与传统药物相比，外泌体被选为多效治疗剂。最重要的是，利用AT微环境中的活性氧和一氧化氮合酶产生一氧化氮气体，增加EXO的渗透深度，实现零浪费。他们的治疗策略提高了EXO给药的效率，解决了给药的渗透性和靶向性，并在运动系统疾病领域取得了突破，表明与MN给药系统集成的化学纳米马达有望成为末端病的候选药物，在相关生物医学领域具有广阔的应用前景。
本文作者：WQX
责任编辑：WQX
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