《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》：Plant-derived extracellular vesicles in skin and bone tissue engineering: current status, challenges, and future perspectives
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本篇前沿综述聚焦植物来源细胞外囊泡（PDEVs）这一新兴生物材料，系统梳理了其在皮肤、骨等结构性组织修复中的应用前景。文章详细阐述了PDEVs的通用特性、分离提取技术及其在促进细胞增殖、分化和免疫调节方面的核心机制，通过与哺乳动物EVs对比突出了PDEVs低免疫原性、高安全性及低成本等优势。同时，作者也直面了其临床转化中面临的挑战，如标准化分离方案的缺乏和长期体内安全性评估不足，为研究者深入理解并推动这一创新工具在组织工程领域的发展提供了全面视角。
在再生医学的广阔天地中，组织工程致力于修复或替换受损的人体组织。近年来，一类源自植物的纳米级“信使”——植物来源的细胞外囊泡（Plant-derived extracellular vesicles, PDEVs）——正崭露头角，成为极具潜力的治疗新星。这些由植物细胞分泌的膜性小泡，携带着蛋白质、脂质、RNA等多种生物活性分子，因其低免疫原性、固有的生物活性以及作为药物递送载体的潜力而备受关注。
植物细胞外囊泡的“身份档案”与“制造工艺”
PDEVs是一个纳米到微米尺度的膜性囊泡家族，其尺寸通常在50-1000纳米之间。它们在生物发生和形态上与哺乳动物的细胞外囊泡（Extracellular vesicles, EVs）具有可比性。根据国际细胞外囊泡学会的指南，更推荐使用“细胞外囊泡”这一统称。目前认为，PDEVs主要通过三种途径产生：多泡体途径、外囊泡阳性细胞器途径和液泡途径，这些途径在植物免疫防御等过程中被激活。
要获得这些有潜力的PDEVs，需要一套从预处理到分离的精细工艺。预处理方法多样，包括组织浸泡、物理破碎，以及煎煮法、条件培养基法、茎切口法等特殊技术。
分离和提取PDEVs的技术则更加丰富，每种方法各有优劣。超速离心是基础技术，适合处理大体积样品；密度梯度离心能获得高纯度产物；尺寸排阻色谱法过程温和，能较好保持囊泡生物活性；而基于聚合物的沉淀法则简单、高通量，但纯度较低。此外，还有超滤离心、免疫亲和捕获、场流分级、水相两相系统等多种方法。研究者常根据所需纯度、产量和应用场景，选择或组合使用这些技术。
为何选择PDEVs？——无可比拟的应用特性
与哺乳动物EVs相比，PDEVs拥有一系列独特优势，使其在生物医学应用中脱颖而出。
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卓越的稳定性：大多数PDEVs在胶体系统中表现稳定，并能在胃肠道等极端酸碱环境中保持结构完整，抵抗酶降解。
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出色的生物相容性：PDEVs在结构和生物发生上与哺乳动物EVs相似，能够被受体细胞内化，甚至可穿越血脑屏障等生理屏障。其表面特有的植物糖基化模式有利于被免疫系统特异性识别和高效摄取，但通常不会引发严重的急性排斥反应，表现为一种免疫耐受。
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高安全性：PDEVs多来源于可食用或药用植物，临床研究表明其制剂具有良好的安全性，在动物实验中未观察到明显的局部或全身毒性反应。工程化后的PDEV系统在增强疗效的同时，仍能保持良好的安全性。
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低成本：植物原料（如柑橘、生姜）来源广泛、价格低廉，且组织产率远高于哺乳动物细胞培养系统，使得大规模生产成本显著降低。
当然，PDEVs的临床应用仍面临挑战，例如缺乏标准化、可大规模重复生产的技术，植物原料受季节地域影响，以及病毒颗粒污染风险等，都是未来需要攻克的方向。
PDEVs在组织工程舞台上的“精彩演出”
PDEVs的核心魅力在于其多功能性。它们继承了来源植物的特定生物活性分子（如酚类、黄酮类），从而具备天然的抗氧化、抗炎等药理活性。在组织工程中，PDEVs常被负载于水凝胶等载体中，以实现局部缓释，在皮肤、软骨、骨等多个领域展现出修复潜力。
皮肤组织工程：加速愈合的多面手
皮肤创伤愈合是一个复杂的动态过程，包括止血、炎症、增殖和重塑四个重叠的阶段。PDEVs能够同时对多个阶段进行精准调控。
在止血期，仙人掌来源的PDEVs与特殊材料结合制成的喷雾水凝胶，能快速激活内源性凝血途径，在动物模型中实现数十秒内快速止血。
在炎症期，过度或持续的炎症是伤口愈合的主要障碍。研究表明，柠檬、卷心菜、姜、石榴等多种植物来源的PDEVs都具有显著的抗炎活性。例如，生姜PDEVs富含6-姜酚和6-姜烯酚，能有效缓解氧化应激和炎症。将这些囊泡封装在载药水凝胶中，可以实现协同抗菌抗炎，显著加速糖尿病溃疡、放射性口腔黏膜炎等难愈性伤口的愈合。
在增殖期，血管生成和组织再生是关键。巴戟天来源的PDEVs负载于水凝胶后，能通过MAPK-MEK1/2介导的YAP1和HIF-1α信号通路激活来促进血管生成。葡萄柚、芦荟、小麦等来源的PDEVs也被证实能增强内皮细胞成管能力，刺激新生血管形成，从而改善伤口血供。
在重塑期，肉苁蓉来源的PDEVs能促进人皮肤成纤维细胞的增殖和迁移，上调I型胶原表达，增加胶原沉积的密度和有序性，并促进皮肤附件（如毛囊和血管）的再生，最终实现功能性皮肤重建。
软骨组织工程：关节的“修复剂”
软骨缺乏血管，自我修复能力极差。PDEVs为软骨再生提供了新策略。研究发现，番茄来源的PDEVs能促进脂肪来源干细胞向软骨方向分化，上调COL2、ACAN、SOX9等关键软骨生成相关基因的表达。姜黄来源的PDEVs则天然封装了具有强抗炎作用的姜黄素，能通过激活Nrf2/HO-1轴来抑制NF-κB信号通路，从而减轻骨关节炎相关的炎症。
骨组织工程：成骨与破骨的“双向调节器”
大段骨缺损的修复是临床难题。PDEVs在骨修复中展现出独特的双向协同调节优势：既促进成骨，又抑制破骨。
在促进成骨方面，枸杞来源的PDEVs能促进成骨细胞增殖，提高碱性磷酸酶活性，上调骨桥蛋白等成骨标志物，并通过PI3K/Akt/mTOR/p70S6K/4EBP1通路调节骨再生微环境。山药来源的PDEVs则通过激活BMP-2/p38 MAPK/Runx2信号通路来增强成骨分化和矿化。骨碎补来源的PDEVs富含柚皮素，能特异性激活雌激素受体α通路，促进人间充质干细胞的成骨分化。
在抑制破骨方面，人参来源的PDEVs能显著抑制RANKL诱导的破骨细胞形成，其作用主要归因于囊泡内富含的人参皂苷。李子来源的PDEVs也被发现能抑制破骨细胞活化。
此外，PDEVs还能调节免疫炎症反应（如促进巨噬细胞向抗炎的M2型极化）和调控骨髓间充质干细胞功能，为骨再生创造有利的微环境。
超越皮肤与骨：PDEVs的广阔疆域
PDEVs的治疗潜力并不止步于此。凭借其穿越血脑屏障的天然能力，它们在神经疾病治疗中也显示出前景，如人参、葡萄来源的PDEVs可用于脑瘤靶向给药，枸杞来源的PDEVs负载异甘草素可促进脊髓损伤后的神经功能恢复。在心血管领域，枸杞PDEVs-纤维蛋白凝胶可通过抑制p38 MAPK/NF-κB p65通路改善心肌梗死后的心功能；绿茶来源的PDEVs能递送核酸，抑制血管平滑肌细胞的表型转换，降低主动脉夹层的发生率。
总结与展望
植物来源的细胞外囊泡作为一种天然、多功能的新型纳米平台，在组织工程与再生医学中展现出巨大的应用潜力。它们集治疗与递送功能于一身，具有稳定性高、生物相容性好、安全性佳、成本低等综合优势。当前的研究已在皮肤、软骨、骨、神经等多个组织的修复模型中取得了鼓舞人心的 preclinical 结果。然而，要将这些充满希望的实验室发现转化为真正的临床疗法，仍面临着标准化分离工艺缺失、长期体内安全性评估不足、大规模生产挑战等诸多障碍。未来的研究需要着力于解决这些转化瓶颈，同时深化对PDEVs作用机制的解析，并探索更先进的工程化策略以提升其靶向性和疗效。随着这些努力的推进，PDEVs有望从一种有前景的生物材料，蜕变为变革组织修复与再生领域的创新工具。
