论文标题：Biomimetic Erythrocyte-Like Particles from Microfluidic Electrospray for Tissue Engineering

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.08.022

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在再生医学领域，微球因其独特的物理和化学特性，已成为组织工程和药物递送的重要工具。东南大学团队在中国工程院院刊《Engineering》上发表了一篇题为“Biomimetic Erythrocyte-Like Particles from Microfluidic Electrospray for Tissue Engineering”（微流控电喷雾仿生类红细胞微球用于组织工程）的研究论文，介绍了一种新型的仿生类红细胞微球（ELMPs），该微球通过微流控电喷雾技术制备，具有氧气递送和近红外响应性释放生长因子（GFs）的能力，展现出在组织工程中的巨大潜力。

论文指出，组织损伤因其高发病率和高治愈难度而成为医学领域的一大挑战。现有的生物材料基支架虽然在组织修复中发挥了重要作用，但由于其形状通常与不规则的受损组织不一致，且缺乏细胞增殖所需的充足氧气，治疗效果仍不理想。为了解决这些问题，研究者们受到红细胞协助损伤组织自我修复过程的启发，开发了一种新型的仿生类红细胞微球（ELMPs）。红细胞是血液中最丰富的细胞，具有特殊的双凹盘状形态和机械柔韧性，能够高效地运输氧气和其他分子，促进细胞增殖和组织重塑。

在研究中，ELMPs通过微流控电喷雾技术制备，其主要成分包括细胞外基质样混合水凝胶和功能辅助成分，如黑磷（BP）、血红蛋白（Hb）和生长因子（GFs）。这种微球不仅具有良好的生物相容性和多功能性，还能稳定地堆叠以填充伤口，并实现可控的药物释放。实验结果表明，ELMPs在近红外光（NIR）照射下能够迅速升温至39.2°C，并在关闭NIR后自然冷却，这一特性使其能够在NIR光下实现生长因子的可控释放。此外，通过将血红蛋白整合到ELMPs中，使其具备了氧气递送能力，能够在富氧条件下负载氧气，并在缺氧条件下释放氧气，有效调节氧分压。

图1 利用微流控电喷雾制备ELMPs，负载氧气和生长因子，以及ELMPs促进损伤组织再生的示意图。

在体外实验中，研究者们将ELMPs与NIH 3T3细胞共孵育，发现ELMPs能够显著促进细胞的黏附和增殖。特别是在NIR照射下，ELMPs@Hb组的细胞活力显著高于对照组。此外，ELMPs在与人脐静脉内皮细胞（HUVECs）共培养时能够显著促进血管样结构的形成，表明其在促进血管生成方面具有显著效果。在体内动物实验中，研究者们构建了大鼠腹壁肌肉缺损模型，将ELMPs植入损伤区域后，通过热成像仪记录了损伤区域的温度变化，发现ELMPs在NIR照射下能够显著提高局部温度。两周后，通过组织学评估发现，ELMPs + drugs组和ELMPs + drugs + NIR组的再生组织厚度显著大于对照组和ELMPs组，且ELMPs + drugs + NIR组的肉芽组织厚度最高，表明NIR处理加快了治疗药物的释放。

论文强调，ELMPs的盘状形态和药物递送功能使其成为组织再生的理想选择。其在组织工程中的应用不仅能够提供充足的氧气以支持细胞增殖，还能通过NIR响应性释放生长因子来促进组织修复和血管生成。这一研究成果为组织工程和再生医学领域提供了新的思路和方法，有望在未来临床应用中发挥重要作用。

论文信息：

Zhiqiang Luo, Lijun Cai, Hanxu Chen, Guopu Chen, Yuanjin Zhao. Biomimetic Erythrocyte-Like Particles from Microfluidic Electrospray for Tissue Engineering. Engineering, 2024, 40(9): 86-94. DOI: 10.1016/j.eng.2023.08.022

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