北京化工大学蔡晴/喻盈捷 AFM：三重生物粘附性微球赋能金属离子
传统3D细胞培养方式，如悬滴法或微孔板培养，虽然能够形成细胞团，但普遍存在营养交换受限、细胞凋亡增加等问题；同时，大多数外泌体载体与组织结合能力弱，容易在体内扩散流失，降低治疗效率。为解决这些难题，研究团队设计了一种由甲基丙烯酰化明胶（GelMA）与氧化透明质酸甲基丙烯酸酯（OHAMA）组成的多孔凝胶微球。OHAMA上的醛基可与蛋白上丰富的氨基形成动态席夫碱键，使微球具备独特的三重生物粘附能力：
1）粘细胞——提高外泌体产量与质量
BM与BMSC共培养后，可通过可逆共价键稳定细胞聚集体结构，显著提升细胞活性和外泌体分泌效率。同时，引入镁（Mg）与硅（Si）两种治疗性离子，对外泌体进行工程化处理，获得具有更强促血管生成与成骨能力的3D-Mg/Si-Exo。
2）粘外泌体——实现外泌体持续释放
外泌体表面蛋白中的氨基可被BM捕获固定，形成3D-Mg/Si-ExoBM，实现由爆发式释放向持续缓控释放的转变，提高外泌体的体内有效治疗浓度。
3）粘组织——增强体内定植能力
在大鼠颅骨缺损模型中，3D-Mg/Si-ExoBM可与缺损组织中的氨基发生反应，实现原位牢固粘附，减少支架材料在体内被清除，显著提升骨再生效果。
综上，这种独特的三重生物粘附设计，使微球同时承担三种角色：1）3D培养基底：提升外泌体生产效率；2）功能工程化平台：赋予外泌体更强生物活性；3）递送支架：实现精准原位治疗。由于BM材料均由简单的天然高分子组成，该策略具有优异的转化前景，有望进一步拓展至软骨修复、免疫调控以及其他组织再生领域，展现出广阔的生物医学推广价值。
该工作是团队近期关于金属元素递送高分子材料的最新研究进展。金属离子在调控细胞增殖、分化及组织重建中具有关键作用，但其精准递送与可控释放仍面临挑战。围绕这一科学问题，团队基于高分子设计与制备策略，系统构建多维度可降解材料平台，实现了金属元素的缓控释放（Nature Communications 2024, 15, 9405; Advanced Materials 2024, 36, 2404971）、空间分布调控（Advanced Materials 2023，35 , 2209565；Advanced Functional Materials 2023, 33, 2304829）以及外场时空调控（Matter 2025, 8, 102366; Advanced Functional Materials, 2025, 35, 2425565），推动金属元素在生物医学中的精准应用，最大其体内治疗效益。
