细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)是一种直径在30至1immune imbalance50 nm,具有典型磷脂双分子层特征的囊泡结构。不同细胞来源的细胞外囊泡携带不同的蛋白和遗传信息,可对细胞通讯、血管新生、细胞迁获悉更多移等多种生理功能进行调控,应用于如免疫治疗、心血管疾病治疗、组织修复、载药治疗等诸多疾病治疗领域。与细胞相比,细胞外囊泡具有更小的体积,更好的生物安全性,在疾病治疗过selleck Wnt-C59程中展现出显著的抑制炎症、促进血管再生、穿越血脑屏障等系列优点。因此,近年来细胞外囊泡治疗技术受到广泛关注。基于细胞外囊泡的治疗技术对细胞外囊泡的用量提出了较高需求,对其大规模生产技术提出了挑战。常规细胞外囊泡批量生产技术——细胞三维空间培养虽然能在体外产生大量细胞外囊泡,但分离纯化过程存在耗时长、产率低、细胞外囊泡膜易破损、表面蛋白易变性等问题。外源性的细胞外囊泡往往通过体外注射的方式进行治疗,难以在靶区域长期存在大量治疗型细胞外囊泡。大规模、工业化、体内原位生产细胞外囊泡的技术正在成为细胞外囊泡研究的新方向。关于外泌体生物发生的机制研究表明,细胞内囊泡的释放受钙离子的调控。钙离子作为细胞间通讯的第二信使,能够活化蛋白激酶,诱导一系列蛋白质磷酸化,最后引发细胞效应。电刺激细胞能够改变细胞的静息膜电位,打开细胞的电压门控钙离子通道,导致钙离子内流,促进细胞外囊泡释放。基于以上研究发现,我们开发了两种植入式微型生物电子器件,通过植入体内,原位促释细胞外囊泡,应用于免疫调控与心血管疾病治疗。本论文的主要内容如下:1.开发了一种无源微型LED芯片,该芯片由一个从入射射频场获取能量的3D螺旋线圈、一个集成射频整流器和一个发光二极管的微型印刷电路板组成。通过将螺旋线圈和微型印刷电路板封装在光学透明的医用级硅胶中,从而制成重量为30 mg、体积为15 mm~3的无线生物电子装置。在器件外层,采用载负DC细胞和WS_2量子点的海藻酸钠水凝胶进行封装后,LED激发半导体WS_2量子点产生约0.12μA/cm~2的光电流,刺激DC细胞后能够产生15倍的细胞外囊泡产率变化。在此基础上,我们通过体外实验验证了DC细胞外囊泡对T细胞的增殖和杀伤MB49膀胱癌效果。在膀胱癌模型小鼠中证明了植入式无线生物电刺激芯片的抗肿瘤作用。2.设计了一种基于PEDOT:PSS的聚精氨酸改性的薄膜电极。通过聚精氨酸改性电子薄膜后,电子薄膜表面适宜细胞生长。进一步通过多巴胺水凝胶对电子薄膜进行封装,制备了一种具有强生物粘附性的可电刺激促释细胞外囊泡薄膜。该电刺激薄膜刺激巨噬细胞后能够产生25倍的细胞外囊泡释放提升。我们在体外验证了这种释放出的巨噬细胞外囊泡的极化能力,对心肌细胞的增殖效果以及血管生成能力。在大鼠心肌梗死模型中,该生物电子器件能够有效的减少心肌梗死面积,提高射血分数,缓解心肌梗死症状。