ACS Sens新发现：红细胞膜“加持”的纳米平台，高效捕获并量化细胞外囊泡，助力疾病研究

来源：100医药网 2025-08-18 09:54

本研究构建出肽工程化红细胞膜伪装的仿生纳米平台，实现了细胞外囊泡的高效捕获、无损释放与电化学定量，且能保持其生物活性，为相关生物医学和临床研究提供了有效工具。

在我们的身体里，有一种微小却意义重大的 信使 细胞外囊泡（EVs）。它们是由细胞分泌的脂质膜包裹的纳米囊泡，广泛存在于血液、唾液、尿液等体液中，承载着与来源细胞相似的蛋白质、核酸、脂质等生物分子，在细胞间通讯、分子运输和信号传导中扮演关键角色，还与癌症、心疾病等多种疾病的进展密切相关。正因如此，分离、定量EVs并保持其生物活性，对揭示疾病分子特征、推动其在生物医学和临床研究中的应用至关重要。

近日，一项发表在ACS Sens上的研究Peptide-Engineered Biomimetic Nanoplatform with Cell-Membrane Camouflage Streamlines High-Performance Isolation and Quantitation of Extracellular Vesicles，为解决这一难题带来了新突破。

研究团队开发了一种肽工程化的仿生纳米平台（Pep@RBC@MNs），该平台以磁性纳米颗粒（MNs）为基础，依次包裹红细胞膜并修饰靶向磷脂酰丝氨酸（PS）的肽配体构建而成。红细胞膜的伪装赋予了平台优异的抗污性能和流动性，肽配体则使其能特异性结合EVs表面的PS标记，两者结合实现了EVs的高效 捕获-释放 分离。

图 1：用于细胞外囊泡分离和定量的仿生纳米平台概述

在捕获环节，红细胞膜的抗污特性让平台在PBS缓冲液、10%稀释的无EV胎牛血清和未稀释的细胞培养基中孵育后，尺寸分布几乎不变，减少了非特异性吸附的干扰。同时，其膜流动性使肽配体可横向移动并聚集，通过多点结合增强EV捕获效率。实验显示，对细胞MCF-7来源的EVs，该平台捕获效率达89.22%，远超未包裹红细胞膜的Pep@MNs（46.64%），且靶向肽配体是高效捕获的关键，随机肽修饰的平台捕获能力显著降低。

图 2：肽修饰的红细胞膜包裹的磁性纳米颗粒对细胞外囊泡的高效捕获

释放环节采用pH介导的肽配体电荷调节策略，用10%氨水溶液（pH 12）处理时，肽配体接近等电点（ 12.13）呈电中性，破坏与PS的非共价作用，实现EVs无损释放。释放的EVs经TEM和纳米颗粒跟踪分析（NTA）验证，脂质双分子层结构完好，尺寸分布与原始EVs相似，且平台经三次捕获-释放循环仍保持稳定性能，可重复使用。

图 3：从仿生纳米平台无损释放细胞外囊泡

该平台还整合了电化学定量功能，流程高效且无损。捕获EVs后，用靶向CD63的亚甲基蓝（MB）标记适配体探针标记，再通过博来霉素-Fe ⁺复合物降解探针释放MB，利用MB与葫芦[7]脲修饰电极的主-客体相互作用产生电化学信号实现定量。此过程不影响EVs的尺寸分布和释放效率，对MCF-7 EVs的检测范围宽（5 10 至5 10⁹ particles mL⁻ ），检测限低至1901 particles mL⁻ ，在PBS、细胞培养基和稀释血清中回收率达94.6%-106.4%，抗干扰能力优异，且对不同细胞来源的EVs均能有效定量。

图 4：利用仿生纳米平台对细胞外囊泡进行电化学定量

实际应用中，该平台在复杂样品中表现出色。对MCF-7和MCF-10A细胞培养液中的EVs定量结果与NTA一致，证明其准确性。分离的MCF-7 EVs可被MCF-10A细胞有效摄取，且能增强后者迁移能力，效果优于Pep@MNs分离的EVs，显示其能更好保留EVs生物活性。在人胚胎（hESCs）EVs研究中，该平台分离的EVs可减少氧糖剥夺/再灌注（OGD/R）诱导的新生大鼠心肌细胞凋亡，与超速离心法分离的EVs心肌保护效果相当，进一步验证了其实用性。

图 5：仿生纳米平台在细胞外囊泡相关生物学研究中的实际应用

这种肽工程化红细胞膜伪装仿生纳米平台，集高效捕获、无损释放和电化学定量于一体，无需昂贵设备，操作简便，成本效益高。它不仅为EVs的分离和定量提供了强大工具，更在乳腺癌、心治疗等领域展现出巨大潜力，有望推动EVs相关的生物医学和临床研究迈向新高度，让我们对疾病的认知和治疗手段得到进一步提升。（100yiyao.com）

参考文献：

Huang Z, Fang Z, Ni K, et al. Peptide-Engineered Biomimetic Nanoplatform with Cell-Membrane Camouflage Streamlines High-Performance Isolation and Quantitation of Extracellular Vesicles.ACS Sens. Published online August 12, 2025. doi:10.1021/acssensors.5c00827

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