携带各种生物分子（例如蛋白质、脂质和核酸）的细胞外囊泡已迅速成为许多生物医学应用的有前景的平台。尽管它们具有巨大的潜力，但由于表面和尺寸上的异质性、货物生物分子的高度复杂性以及受体细胞的低效率摄取仍然是其治疗诊断应用的关键障碍。为了解决这些关键问题，多功能纳米材料，如磁性纳米材料，具有可调节的物理、化学和生物学特性，有助于下一代基于细胞外囊泡 (EV) 的疾病诊断、药物递送、组织工程和再生医学。来自美国新泽西州立罗格斯大学的研究人员在Small杂志上发表综述，介绍了磁性纳米材料有关的前沿知识，以及其促进细胞外囊泡及其相关生物分子的分离、检测和递送上的应用，细胞外囊泡和磁性纳米材料领域的结合将更好地帮助生物医学应用和临床转化。
细胞外囊泡（EV）是细胞间通讯的重要介质，并传递各种生物分子，包括核酸、蛋白质、多糖和脂质。这些不同的生物分子激发了各种治疗应用。然而，大小、组成、组织起源和细胞起源的异质性为EV用于生物医学应用提出了各种研究机遇和挑战。 在过去的二十年中，工程磁性纳米材料（magnetic nanomaterials，MNM），包括0D纳米颗粒、1D纳米棒、2D纳米片和混合3D纳米材料，引起了人们的强烈兴趣，并在各种类型的生物分子、脂质囊泡以及活的有机体的分离和靶向递送方面显示出明显的优势。MNM已广泛用于生物传感器中生物分子的分离、纯化、磁模式成像以及各种疾病的体外和体内治疗，具有明显的优势，以帮助克服基于EV的应用中的异质性问题。 在这篇综述中，研究人员首先简要介绍了EV的生物学背景、EV的生物分子和功能，以及工程化MNM用于生物医学应用的策略。然后，通过关注“如何设计MNM以克服大小、组成和来源异质性的EV并进行诊断和治疗应用”这一中心问题进行探讨。最近的研究集中在基于 MNM的EV捕获、分离、纯化和浓缩并进行光学、磁性、荧光、电和电化学生物传感器应用，用于基于EV的诊断应用，以实现对内部生物分子的灵敏、选择性、可重复和快速检测EV。使用从基于MNM的生物传感器获得的这些信息，已经研究了用于精准医学和无创监测疾病或生物应用的生物标志物的多重检测。目前的大多数工作都致力于将MNM与磁场相结合，提供EV的组织特异性递送，用于治疗应用。MNM 响应交替磁场和释放热量的特性也已应用于EV 内触发释放细胞因子，以进行更有针对性的疾病治疗。MNM的其他优势，包括铁离子刺激的 EV分泌、基于MRI的EV体内追踪和nano-EL，也促进了EV在各种疾病类型中的治疗应用，包括免疫、神经、心血管疾病和其他疾病。然而，对于每个方向，仅有几个MNM促进的EV治疗应用的例子，这表明进一步发展治疗和诊断应用的空间很大。 展望未来，应用基于MNM的EV生物传感器来回答重要的生物学问题至关重要。例如，由于BBB血脑屏障，神经系统疾病的早期监测往往具有挑战性。虽然侵入性的方法（例如脑活检）可以确定早期神经系统疾病，但医生或患者并不喜欢这种方法。可以通过BBB的EV 可能为敏感、无创和早期检测与神经系统疾病相关的生物标志物提供解决方案。MNM可以提高灵敏度和选择性，并允许多重检测以获得更高的准确度。然而，目前，没有直接的研究表明有创新的潜力。此外，还必须建立一个强有力的标准来确认基于MNM 的EV 生物传感器的性能和可重复性。目前的文献表明，由于样品来源和杂质不同，报告的检测并不一致。作者认为，基于MNM的EV治疗应用也有很大的空间。鉴于许多临床试验都集中在MNM和EV 上，MNM和EV都具有很高的临床转化潜力。然而，尽管具备一些优势，但关于MNM促进EV治疗应用非常有限，这表明该领域仍处于研究的早期阶段。鉴于大多数疾病都需要细胞特异性和组织特异性药物，磁场引导的EV递送可广泛适用于体内应用。然而，转化到人体需要重大创新，开发用于深层组织穿透的MF设备。类似的难处还包括AMF触发的药物释放。对于该领域未来应用而言，首先从MNM促进的、基于EV的更接近皮肤表面的疾病和损伤的治疗开始，然后探索内脏器官疾病的未来治疗，将更为实际。尽管如此，在体内系统中对MNM促进的EV疗法的概念仍将为下一代无细胞疗法以及精密组织工程铺平道路。MNM-EV 系统的诊断和治疗功能的结合将进一步为各种应用提供有前景的解决方案，包括图像引导治疗和其他治疗诊断应用。参考文献：Harnessing the Therapeutic Potentialof Extracellular Vesicles for Biomedical Applications Using MultifunctionalMagnetic Nanomaterials. Small. 2022 Feb 8:e2104783.外泌体资讯网 【综述】Small丨多功能磁性纳米材料助力细胞外囊泡的生物医学应用
