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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，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(lún)比(bǐ)亚(yà)大(dà)学(xué)的(de)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，却像微型快递员一样，运送着蛋白质、脂质、核酸等多种生物分子。这些快递能够精准送达邻近或远处的细胞，调节它们的行为，例如促进生长、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(níng)胶(jiāo)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(bù)只(zhǐ)是(shì)“支(zhī)架(jià)”，它(tā)们(men)自(zì)身(shēn)还(hái)携(xié)带(dài)着(zhe)天(tiān)然(rán)的(de)生(shēng)物(wù)信(xìn)号(hào)。在(zài)材(cái)料(liào)植(zhí)入(rù)体(tǐ)内(nèi)后(hòu)，这(zhè)些(xiē)信(xìn)号(hào)分(fēn)子(zi)会(huì)逐(zhú)渐(jiàn)释(shì)放(fàng)，指(zhǐ)导(dǎo)周(zhōu)围(wéi)细(xì)胞(bāo)进(jìn)行(xíng)修复，既提供结构支撑，又能发出指令。相比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(guǒ)显(xiǎn)示(shì)，两(liǎng)组(zǔ)小(xiǎo)鼠(shǔ)在(zài)一(yī)周(zhōu)内(nèi)体(tǐ)重(zhòng)稳(wěn)定(dìng)，没(méi)有(yǒu)出(chū)现(xiàn)毛(máo)发(fā)蓬(péng)乱(luàn)、行(xíng)动(dòng)迟(chí)缓(huǎn)等(děng)炎(yán)症(zhèng)反(fǎn)应(yīng)的(de)迹(jī)象(xiàng)，说(shuō)明(míng)材(cái)料(liào)具(jù)备(bèi)良(liáng)好(hǎo)的(de)生(shēng)物(wù)相(xiāng)容(róng)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肉眼看到细密的新生血管。这些血管并非只停留在材料表面，而是穿插在水凝胶内部，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(kě)见(jiàn)明(míng)显(xiǎn)的(de)血(xuè)管(guǎn)化(huà)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(gè)有(yǒu)利(lì)于(yú)愈(yù)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。

总结

从酸奶乳清中提取外泌体，并与特制的高分子材料结合，科学家们创造了一种既柔软可注射、又自带修复指令的水凝胶。在动物实验中，它不仅表现出优异的生物相容性，还能在短短一周内促进血管生成、组织重塑。这种源于食品的低成本、高生物活性材料，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