细胞外囊泡（EVs）是由几乎所有类型的细胞释放的纳米至微米级磷脂双层颗粒。已有研究表明，EVs通过介导细胞间通信在调节多种信号通路中发挥重要作用。因此，EVs具有多种生理功能，因此具有作为自然疗法用于多种疾病治疗的潜力。此外，由于其在药物封装和递送能力上的优势，EVs已被视为下一代药物递送平台，优于传统的合成药物递送载体。

EVs的治疗效能与其输送到疾病部位并被靶细胞内化的数量呈正相关。因此，提高EVs的组织特异性递送和延长在靶部位的滞留时间是实现最佳治疗效果的关键。

目前，最常用的EV治疗递送途径是静脉注射（i.v.），但该方法面临着血液清除迅速且主要分布于非靶组织的问题。因此，研究人员已开发了多种策略，旨在提高EVs的组织特异性靶向和滞留，以改善疾病治疗。一种常见的提高EV靶向能力的方法是通过工程化EV，添加新型分子，如抗体、肽或适配体。

提高EVs的稳定性也是增强其治疗效能的另一重要策略。以往的研究表明，不同的储存条件可能导致膜破裂，从而影响EV的大小、样品纯度、ζ电位和浓度。尽管有多种策略可以保持EV的完整性，如使用新型储存缓冲液，但目前仍缺乏关于如何在储存条件下保持EV完整性的系统性指导和策略。

值得注意的是，尽管一些工程化EV已进行靶向修饰，但它们仍然面临通过肝脏和其他清除系统快速清除的挑战。作为一种替代方法，新的研究提出并检验了通过新型递送策略将EV靶向递送至特定组织。与此同时，已经开发出多种类型的生物材料支持这些EV递送策略，并进一步增强EV的治疗功能。通常，这些新型递送策略通过改变制剂、释放和滞留性质，使EV在特定组织中的生物利用度得到优化。此外，采用这些EV递送策略能够在保持相同治疗效果的同时减少剂量，从而降低医疗成本并减少不良反应。

大脑是拥有最多神经元的器官，控制着其他器官的功能。大脑内的血管毛细血管在提供必需营养和保护大脑免受潜在有害物质方面至关重要。因此，大脑中的血管毛细血管发展出了血脑屏障（BBB），允许某些物质从血液进入大脑：

功能与结构

血脑屏障是大脑的保护屏障，位于大脑血管的毛细血管之间，主要由紧密连接的内皮细胞和基底膜组成。周细胞调节紧密连接的数量，确保有害物质无法进入大脑。

通透性限制

虽然血脑屏障有效阻挡有害物质，但它也阻止了大多数药物（尤其是大分子药物和大部分小分子药物）的进入。只有分子量较小且脂溶性的药物（<400 Da）可以通过被动扩散穿透血脑屏障。

多项研究表明，源自不同细胞的EVs可以促进药物或分子穿越血脑屏障。EVs携带生物分子，能够通过不同的机制递送药物到大脑。

脑室注射（i.c.v.）、硬膜外注射（i.t.）

这两种方法可以绕过血脑屏障，将EVs直接注入大脑或脑脊液中。尽管有效，但这些方法侵入性较强，可能会引发并发症，如颅内压力升高、出血、脑脊液漏等。

Xian等人通过脑室注射将人脐带来源的间充质干细胞（UC-MSCs）衍生的EVs递送给采用毛果芸香碱诱导癫痫状态的小鼠。EVs进入海马星形胶质细胞后，抑制了海马胶质增生和炎症，从而有助于挽救认知损伤。

高渗透性开口法

如甘露醇注射通过诱导短暂的血脑屏障破坏，允许药物进入大脑，但这种方法可能引起炎症反应，损伤大脑。

聚焦超声（FUS）

结合微泡技术，FUS能够精确控制血脑屏障的打开位置和时长，从而提高药物的递送效率。FUS的应用在临床前研究中已显示出潜力，但仍需解决一些安全性问题，如微出血和脑水肿。

Bai及其同事从巨噬细胞和血清中分离了EVs，并将多柔比星装载其中，多柔比星负载EVs和FUS联合应用在小鼠正位胶质瘤模型中显示出抑制肿瘤生长并延长存活的效果。

鼻用给药

鼻用给药可以直接将药物递送到大脑，绕过血脑屏障。嗅觉神经的树突通过鼻腔接触外部刺激，轴突直接连接到大脑，因此药物可以通过嗅觉通路进入大脑。鼻用给药绕过了首过效应，并允许重复给药而无需侵入性操作，从而确保了大脑中药物的治疗浓度。

研究发现，鼻用给药不仅可以有效递送EVs，还可以在治疗脑部疾病时快速发挥作用。EVs可以通过鼻用给药改善大脑健康，如改善阿尔茨海默病小鼠模型的记忆能力和减少Aβ斑块。

EVs作为递送载体在跨越血脑屏障方面表现出巨大的潜力，尤其是通过脑室注射、聚焦超声和鼻用给药等技术。尽管存在一定的技术和安全性挑战，但在脑部疾病治疗中的前景广阔。

心血管疾病 （CVD） 是全球死亡和发病的主要原因。缺血性心脏病 （IHD），包括心肌梗塞 （MI），是一种特别具有破坏性的 CVD 类型。心肌梗死心所诱发的心肌质量的丧失会启动结构重塑的修复过程，该修复过程最终会形成纤维化疤痕从而导致心力衰竭。通过调节心肌修复的关键步骤（如促进心肌细胞增殖、改善血管生成、抑制心肌细胞凋亡、纤维化和炎症反应等）同时改善心脏的电和结构重塑是至关重要的。

基于细胞的疗法作为 CVD 的潜在治疗方法一直是广泛研究的主题。然而，细胞方法存在一定的挑战，包括免疫原性和低储存/运输稳定性。最近，外泌体和基于外泌体的递送系统已成为治疗 CVD 的有前途的途径。

外泌体作为旁分泌信号介质，具有在注射到心脏后模仿各种祖细胞或干细胞的心脏保护和修复特性的潜力。向心脏递送EVs有多种方式：

冠脉内注射（i.c.）

作为一种局部注射方式，i.c.注射通过冠脉循环将治疗药物输送到心肌，从而避免了在外周器官中的不良积累并减少了非靶向表达。

心肌内注射（i.m.）

i.m.注射是将治疗药物直接输送到心脏的最直接方式，并且已显示出较好的保留效果。

根据不同的技术，i.m.注射可以通过心肌的两侧进行，无论是通过心内膜还是心外膜。心内膜i.m.注射通常使用导管穿透心肌，从心室壁内侧或心内膜进行注射。

虽然i.m.注射是将治疗药物直接输送到心脏的最简便方法，但该方法也存在一些局限性，包括注射体积有限、注射部位的损伤以及伴随心跳产生的泄漏。

Qiao及其同事从心力衰竭患者的心脏来源的移植物衍生的心脏基质细胞（FEXO）和正常供体心脏（NEXO）中分离了外泌体，并分别在急性心肌梗死的小鼠模型中通过i.m.注射注射到心脏。结果表明，NEXO增强了心脏的结构和功能修复，而FEXO治疗则产生了相反的效果，导致心脏功能恶化和左心室重塑。通过微RNA阵列和PCR分析，他们揭示了FEXO中miR-21-5p的失调，并进一步证实了miR-21-5p通过PTEN/Akt通路增强血管生成和心肌细胞存活，促进了外泌体介导的心脏修复机制。

心包腔内注射（iPC）

iPC注射是一种将治疗药物递送到心包腔的方法，心包腔含有心包液和迁移到纵隔淋巴结（MLN）的免疫细胞，这些细胞对心脏损伤作出反应并提供心脏免疫监视。iPC注射能够在不损伤心肌层的情况下到达心包腔。

吸入给药

通过雾化外泌体，向肺部递送，再通过血液循环达到心脏。尽管吸入给药是非侵入性的方法，但目前对其研究仍相对较少。

生物材料递送

最近，已经开发了多种生物材料，包括水凝胶、支架、微针 （MN） 等，目的是工程细胞、外泌体或类似外泌体的纳米囊泡，各种因素旨在延长局部释放。水一些研究已将外泌体封装在生物材料中用于治疗心脏病。

Monguio 及其同事将源自猪心脏脂肪组织来源的 MSC （cATMSC） 的 EV 加载到由脱细胞心脏组织设计的 3D 支架上。然后将这些 cATMSC-EV 包埋的心包支架放置在 MI 猪模型中的缺血心肌上。工程支架被证明可以有效地整合到梗死后心肌中，通过释放 cATMSC-EVs 通过增加血管密度、减少受损心肌内巨噬细胞和 T 细胞浸润来促进心脏恢复。

呼吸系统疾病的患病率，包括呼吸道病毒性疾病、哮喘、肺纤维化和肺癌，正在增加。与静脉注射和肌肉注射相比，吸入给药是一种有吸引力的选择，因为它具有局部、无创和高吸收特性。包括外泌体在内的 EV 已被证明在治疗一系列肺部疾病方面具有治疗特性。

吸入疗法将药物直接输送到肺部，无侵袭，可以触发粘膜免疫，使其成为感染性肺病的优秀给药方法。

Xu 及其同事在低氧环境中从人 UC-MSC 中分离出外泌体 （Hypo-EVs），促进人 UC-MSCs 释放更多的 EV （Hypo-EVs），并通过雾化吸入将 Hypo-EVs 递送到哮喘小鼠模型。研究结果表明，吸入 Hypo-EVs 导致气道炎症浸润显着减少，支气管肺泡灌洗液 （BALF） 中 IL-4 、 IL-5 和 IL-13 水平下降，特异性 IgE 含量降低，气道重塑减弱。此外，miR146a-5p 被加载到 hypo-EVs （miR-146a-5p-EVs） 中，其对慢性哮喘小鼠气道炎症和重塑的抑制作用增强

EV 在治疗皮肤病和伤口方面的治疗效果一直是广泛研究的主题。从各种来源分离的 EV 已被证明可以促进成纤维细胞增殖和迁移，以及内皮细胞血管生成和巨噬细胞抗炎表型极化，即使在慢性伤口情况下也是如此。

通过伤口敷料给药代表了通过使用粘性生物材料进行药物输送的最便捷方法。这些伤口敷料在加速伤口愈合、减轻疼痛和预防感染方面起着关键作用。如今，人们已经广泛认识到，用作伤口敷料的生物材料可以很容易地装载 EV，从而能够控制 EV 释放到具有不同特性的伤口中。

皮内 （i.d.） 注射和皮下 （s.c.） 注射是突破皮肤屏障的直接方法。

液体喷射注射器已广泛用于无针注射，促进分子药物以高速液体流的形式透皮渗透和输送到皮内、皮下或肌肉内区域。无针注射可能被视为一种很有前途的 EV 递送新策略。

MN给药（Microneedle Delivery，微针给药）已被开发为穿透角质层屏障且皮肤损伤最小的替代方法。含有富含线粒体的 EV 的 MNs 的应用已被证明可以促进辐射诱导的慢性伤口愈合。

视网膜退行性疾病是一组以神经视网膜和视网膜色素上皮进行性变性为特征的疾病。这种退化是炎症和氧化应激水平升高的结果，最终导致视力障碍或完全失明。这些疾病包括年龄相关性黄斑变性、色素性视网膜炎和青光眼等。因此，抗炎剂，包括某些 MSCs 衍生的 EV，仍然是治疗这些视网膜退行性疾病的有前途的途径。

最常见的眼部给药途径包括结膜下注射、房水内注射、玻璃体内注射、眶后注射和局部眼药水。与全身给药相比，这些途径是直接的和组织特异性的，并且通过不同给药途径施用的外泌体的治疗效果可能会改变。

Safwat及其同事通过静脉注射、结膜下注射和玻璃体内注射评估了来自兔AD-MSCs的外泌体在兔糖尿病视网膜病变模型中的治疗效果。研究表明，结膜下注射和玻璃体内注射AD-MSCs来源的外泌体后，视网膜层表现出良好的结构特征，与正常视网膜相似。相比之下，静脉注射AD-MSCs来源的外泌体导致视网膜层的厚度和形态异常，表明选择合适的给药途径的重要性。

眼内注射途径是侵入性的，这可能导致出血和患者依从性差等并发症。局部滴眼液代表了一种更方便的眼部药物给药方法。工程 EV 也被用于开发先进的滴眼液药物，但仍需要进一步的工程策略来提高EV 的穿透能力。

胃肠道 （GI） 是食物消化和废物排出体外的通道。胃肠道由消化系统的主要器官组成，包括食道、胃和肠道。越来越多的证据表明，口服给药是一种有效且无创的 EV 输送到肠道的方法，这可能有助于提高药物依从性。自然，对 EV 口服给药的研究主要集中在饮食衍生的 EV 上，例如在牛奶、水果、蔬菜和茶叶中发现的 EV，目的是治疗消化系统疾病。

在 Choi 等人的研究中，口服副干酪乳杆菌衍生的 EV 已被证明可以保护小鼠免受 DSS 诱导的结肠炎。这是通过内质网应激激活抑制促炎细胞因子的表达来实现的。242此外，口服来自嗜粘蛋白阿克曼菌的 EV 已被证明可以减轻 DSS 诱导的 IBD 的发展。

口服药物必须能够承受消化系统带来的一系列挑战，包括消化酶的活性、机械力、微生物活性以及在整个胃肠道 （GI） 中观察到的高度可变的 pH 条件。幸运的是，有证据表明 EV 能够在如此恶劣的环境中生存。

到目前为止，关于使用口服 EV 治疗胃病的研究很少或没有。Donoso 等人指出，EV 的大小可能导致 EV 的保留率特别低，并进一步无效地在胃中的生物效应。延长 EV 在胃中的滞留时间的策略仍然是 EV 工程面临的挑战。

最近，细胞外囊泡（EV）的组织特异性递送策略取得了重要进展，特别是在超越传统静脉注射方法方面。然而目前仅少数方法成功应用于临床：

1. EV体内特性的研究不足

很少有研究全面分析EV的体内释放、分布和滞留特性。例如，吸入递送策略虽可直接作用于肺部，但吸入的EV可能转移到血液并积聚于心脏等其他组织。这表明，组织特异性递送可能对非靶向组织产生影响，需要改进EV的标记和追踪技术。

2. 给药策略的适用性与安全性挑战

如心肌内注射能提高EV在心脏内的滞留，但需开胸手术，风险较高且对患者负担较大。此外，尽管部分创新策略已进入临床试验，但其长期生物安全性仍是重大挑战。例如，研究发现心包内给药后长期留置导管可能导致炎症和纤维化，因此需优化程序并制定准确的操作标准。

3. 设备与材料的改进需求

创新设备（如吸入器、雾化器）和生物材料在EV给药中至关重要。设备需提高操作便捷性和精准性，而生物材料则需优化成分和机械性能，以实现EV的高效加载和释放。

基于EV的治疗显示出成为新型疗法的潜力，尤其在提高治疗效果和适用性方面的优势。未来研究应聚焦于优化给药策略、解决生物安全性问题，并推动这些创新方法的临床转化。

参考文献：Deng J, Li Q, Wang F, Novel administration strategies for tissue-specific delivery of extracellular vesicles, Extracellular Vesicle, 2024, 4: 100057.