目的:本课题通过生物相容性水凝胶的构建与优化,对间充质干细胞来源外泌体进行三维携载以实现外泌体的局部递送,考察该递送体系用于脊髓损伤的治疗效果,并阐明其相关作用机制,为脊髓损伤的治疗提供一种新的治疗方案。方法:1.采用基于尺寸排阻色谱原理的分离柱以及超速离心法提取纯化间充质干细胞来源外泌体,并通过透射电子显微镜、蛋白免疫印迹法以及纳米颗粒跟踪分析技术进行表征;2.对透明质酸分别进行醛基和氨基的修饰,利用席夫碱反应构建生物相容性水凝胶;通过将层粘连蛋白多肽PPFLMLLKGSTR与HA链上的部分醛基连接,构建具有良好黏附性与生物相容性的水凝胶;通过红外光谱仪、核磁共振分析仪、扫描电子显微镜进行表征,并考察水凝胶的吸水性能;3.将外泌体注入三维水凝胶,共孵育后考察所构建水凝胶对外泌体的携载能力及体外释放情况;4.建立脊髓损伤大鼠实验模型,将携载外泌体的水凝胶向损伤部位移植,考察脊髓组织中外泌体的分布情况,通过后肢运动功能评分评价相应运动功能恢复情况,通过磁共振成像考察脊髓组织修复情况,通过对膀胱与肾脏组织的病理切片染色考察移植治疗对泌尿系统的保护作用;5.通过免疫组化染色对治疗后大鼠的脊髓组织进行进一步分析,考察移植治疗对炎症、过氧化微环境的改善作用,评价神经组织修复与胶质疤痕形成情况,探究局部移植水凝胶与间充质干细胞来源外泌体的促神经修复作用机制。结果:1.成功提取获得外泌体,粒径约120 nm,尺寸均一,结构完整;2.成功构建基于透明质酸的生物相容性三维水凝胶,经冻干并充分溶胀后,其含水量约为95%,溶胀后湿重约为原始重量的20倍,具有良好的吸水膨胀能力。3.该水凝胶对外泌体的结合率为58.75%,具有良好的生物黏附能力,体外释放实验显示其可维持264小时的外泌体缓释;4.经凝胶携载的外泌体在移植后主要集中分布于脊髓的损伤部位,呈现由损伤区域向毗邻组织的放射性分布。在治疗实验中,局部移植组大鼠的后肢运动功能恢复明显,脊髓断口面积明显减小,泌尿系统组织病变程度得到有效减轻,同时该疗法具有良好的安全性。5.机制考察结果表明间充质干细胞来源外泌体的局部移植治疗通过降低损伤局部炎症和氧化应激水平、减轻细胞凋亡以及抑制胶质疤痕生成,实现神经组织修复。结论:所构建的外泌体生物相容性水凝胶移植策略可有效实现间充质干细胞来源外泌体在脊髓的局部递送,该体系经局部移植后,可综合调控损伤局部的病理微环境,显著促进脊髓损伤大鼠模型的神经修复,为间充质干细胞来源外泌体局部递送用于脊髓损伤治疗的研究提供了一定的理论和实验依据。