植物来源囊泡（PENs）是由植物细胞分泌的纳米级小囊泡，来源广泛，内含丰富的生物活性物质，在细胞间交流和信息传递以及维持生物体内稳态、治疗疾病等方面具有突出作用，相比哺乳动物来源和人工合成的纳米囊泡，PENs还具有优异的相容性、较好的渗透性、天然的稳定性以及低免疫原性和毒性等优点。其独特的囊泡结构可作为天然绿色递送平台，为实现对治疗药物及营养因子的靶向递送提供了巨大潜力。在医药、食品、农业、生物工程以及人工智能等领域具有广阔的应用前景。

近日，烟台大学陈大全教授团队和哈佛大学张兴才教授团队在Materials Horizons国际期刊上发表了题为“Plant exosome nanovesicles (PENs): green delivery platforms”的综述文章（doi: 10.1039/d3mh01030a），对天然植物来源的纳米囊泡的形成、分离鉴定、生物活性、载药机理的研究进展进行了系统的梳理和总结，展望了PENs在经皮递送、靶向给药、基因传递等药物递送以及现代食品、农业生物工程、人工智能领域的应用与挑战，以期为将来天然植物外泌体的研究提供新的思路与借鉴方法。

图1植物来源囊泡的结构及其生物活性应用

近年来，随着果蔬类可食性植物囊泡的发展，其也可分泌出纳米级具有脂双层膜的囊状结构的胞外囊泡，其结构和其中成分与哺乳动物外泌体十分相似，富含核酸、蛋白质、脂质以及一些特殊的小分子物质，这对于揭示活性小分子在生物体内的起效机制具有重要的启示意义（如图2）。

图2外泌体的产生和分泌

图3 PENs提取方法 A为差速离心法B蔗糖梯度离心法C超滤离心法D尺寸排阻色谱法

基于植物的外泌体囊泡具有低免疫原性、细胞摄取增强、更高的胃肠道稳定性、靶向能力以及在跨界交流中的先天性治疗能力，植物外泌体囊泡作为药物及携带药物在治疗结肠炎以及牙周炎等炎症、抗肿瘤、抗菌、免疫调节、肝病治疗、抗纤维化以及美白等方面的优势已经得到证实。

将药物装载到植物外泌体囊泡中是开发外泌体药物递送系统的关键环节之一，因此概括了电穿孔法、共孵育法、超声处理法、点击化学法、冻融法、渗透休克法等将药物装载到植物囊泡中的方法（如图4）。植物外泌体可以增加药物在靶细胞中的积累，提高大分子药物的不溶性和稳定性以及血液循环时间，进而提高药物的疗效。甲氨蝶呤（MTX）、阿霉素（DOX）、紫杉醇以及姜黄素等食品营养因子往往存在水溶性差、易被人体快速清除和生物相容性差等缺点，这在一定程度上限制了它们的应用。mRNA传递载体的合理设计要求它们保护mRNA免受核酸酶降解，跨越各种生物障碍，并有效地将mRNA传递到细胞质中，以实现稳定的蛋白表达。因此，对植物源性外泌体囊泡作为天然药物载体的应用和药物靶向疾病的携带条件进行重点阐述（如表1）。

 

PENs自被发现以来，它在生物治疗、药物递送和跨越生物屏障等领域表现出优异的性能，受到了越来越多专家学者的关注，逐渐成为各个领域的新宠。而随着研究的不断深入，PENs以其来源广泛、生物安全性高的优点必将在医药、食品、农业、生物工程以及人工智能等领域得到更为广泛的应用。最后，该综述分析植物囊泡作为一种天然活性物质具有深度开发的潜力以及未来所面临的挑战，为其更好地开发和利用提供理论依据，希望对进一步开发植物外泌体样囊泡在人类健康产业的应用发挥重要价值。

参考文献：

Plant exosome nanovesicles (PENs): green delivery platforms, Mater Horiz. 2023 Sep 6. doi: 10.1039/d3mh01030a.

外泌体资讯网 Materials Horizons|烟台大学陈大全、哈佛大学张兴才综述: 植物外泌体样纳米囊泡：新型绿色递送平台