综述：用于靶向骨再生的工程化外泌体：设计、递送与功能化

《Cell and Tissue Banking》：Engineered exosomes for targeted bone regeneration: design, delivery, and functionalization

骨再生面临大缺陷愈合能力不足及传统移植受限挑战，工程化外泌体（EExos）通过精准设计、生物修饰及靶向递送提升疗效。整合水凝胶支架、3D打印材料等智能系统可延长释放并增强局部治疗效果，同时结合AI辅助设计、CRISPR基因编程等新技术推动个性化骨再生治疗发展。

　　

摘要

由于大范围骨缺损的愈合能力有限，以及传统移植或基于细胞的疗法的局限性，骨再生仍然是一个重大的临床挑战。外泌体是一种由多种细胞类型分泌的纳米级细胞外囊泡，已被证明是促进骨形成、血管生成和免疫调节的有效无细胞介质。然而，天然外泌体的治疗效果受到产量低、清除速度快和靶向能力有限的制约。由于有效的骨再生本质上是一个多因素过程——需要生物力学稳定性、血管化以及有指导作用的细胞外基质（ECM）和细胞微环境——工程化外泌体应被视为综合再生系统中的辅助成分，而不仅仅是一个独立的解决方案。工程化外泌体（EExos）的最新进展为骨组织再生开辟了新的前景，实现了精确设计、生物功能化和靶向递送。从供体细胞的基因修饰到化学偶联、混合纳米载体的制备以及受控的载荷加载等多种工程策略已被用于增强外泌体的成骨诱导和成骨传导潜力。此外，将EExos整合到智能递送系统中（如水凝胶支架、3D打印基质和骨靶向配体），可以在骨微环境中实现持续释放和局部治疗效果。本综述全面总结了EExos在骨再生方面的设计、递送和功能优化方面的最新进展，讨论了它们在促进骨重塑、血管生成和免疫调节中的作用机制，以及当前的转化研究进展、制造挑战和监管考虑因素。最后，提出了诸如AI辅助的外泌体工程、基于CRISPR的编程和生物打印集成疗法等新兴方向，这些方向被视为迈向个性化且具有临床应用价值的骨再生医学的变革性途径。

图形摘要

由于大范围骨缺损的愈合能力有限，以及传统移植或基于细胞的疗法的局限性，骨再生仍然是一个重大的临床挑战。外泌体是一种由多种细胞类型分泌的纳米级细胞外囊泡，已被证明是促进骨形成、血管生成和免疫调节的有效无细胞介质。然而，天然外泌体的治疗效果受到产量低、清除速度快和靶向能力有限的制约。由于有效的骨再生本质上是一个多因素过程——需要生物力学稳定性、血管化以及有指导作用的细胞外基质（ECM）和细胞微环境——工程化外泌体应被视为综合再生系统中的辅助成分，而不仅仅是一个独立的解决方案。工程化外泌体（EExos）的最新进展为骨组织再生开辟了新的前景，实现了精确设计、生物功能化和靶向递送。从供体细胞的基因修饰到化学偶联、混合纳米载体的制备以及受控的载荷加载等多种工程策略已被用于增强外泌体的成骨诱导和成骨传导潜力。此外，将EExos整合到智能递送系统中（如水凝胶支架、3D打印基质和骨靶向配体），可以在骨微环境中实现持续释放和局部治疗效果。本综述全面总结了EExos在骨再生方面的设计、递送和功能优化方面的最新进展，讨论了它们在促进骨重塑、血管生成和免疫调节中的作用机制，以及当前的转化研究进展、制造挑战和监管考虑因素。最后，提出了诸如AI辅助的外泌体工程、基于CRISPR的编程和生物打印集成疗法等新兴方向，这些方向被视为迈向个性化且具有临床应用价值的骨再生医学的变革性途径。

图形摘要