几十年前，科学家在人体内发现了一种在细胞间传递信号的微型囊泡。然而，这些微小载体内部究竟装载了什么物质，以及它们如何影响接收细胞的功能，至今在很大程度上仍是未解之谜。
这些被称为“细胞外囊泡与颗粒”（Extracellular Vesicles and Particles，简称 EVPs）的结构，已被证实与多种人类疾病及健康状态密切相关。它们尺寸不一、成分复杂，既可游离于体液之中，也能嵌入组织内部，其广泛的功能多样性使得具体作用机制难以明确界定。目前，这类结构已被探索用于早期疾病诊断、靶向药物递送等多项前沿医学应用。
近期，《自然·方法》期刊刊登了一项来自俄亥俄州立大学的重要研究。该团队开发出一种全新方法，可在体外环境中稳定固定细胞外囊泡与颗粒，模拟其在生物组织中的自然附着状态——这一直是研究中的难点，因为这些微粒表面特性特殊，极易粘附于接触面。
“我们对组织中 EVPs 如何与细胞相互作用知之甚少，”本研究资深作者、俄亥俄州立大学化学与生物分子工程系副教授 Eduardo Reátegui 解释道，“它们不仅大小各异，所携带的物质也千差万别。”
这项新技术通过光诱导表面修饰，实现了对 EVPs 的无损固定，使其能保持完整形态，便于研究人员以单颗粒或群体形式观察其与细胞之间的动态互动。
“我们不仅希望了解囊泡内的物质组成，还希望追踪其组织来源，并解析它们与细胞的交互机制，”Reátegui 教授补充道，他也是该校综合癌症中心癌症生物学研究项目的成员，“因此，开发一种不破坏囊泡结构的分析方法至关重要。”
研究团队首先在玻璃表面涂覆特殊化学涂层，随后利用紫外光进行“微区蚀刻”，形成具有特定电荷的微小图案区域。由于 EVPs 表面蛋白带有相应电荷，可通过静电吸附作用精准固定在图案区内。计算机模拟进一步证实，在该尺度下静电吸引力起主导作用。
实验显示，不同类型的 EVPs 均能选择性地附着在光刻生成的微图案区域，且不会扩散到图案之外。该方法被命名为“光诱导细胞外囊泡与颗粒吸附技术”。
此项技术突破为 EVPs 研究开辟了全新路径：既可深入分析其内容物以寻找疾病生物标志物，也能将其作为药物载体，观察细胞对其的反应，具有广泛的应用潜力。
此前，Reátegui 团队曾开发基于抗体的 EVPs 固定方法，并借此成功识别出与脑癌标志物及免疫治疗反应相关的囊泡内分子。但该方法存在局限——只能捕获表面带有特定抗原的 EVPs，无法覆盖全体群体。
新技术则完全基于物理吸附原理，利用紫外光调控表面电荷分布，通过静电作用固定 EVPs，不依赖于任何生物特异性识别，从而避免了基于表面标志物的选择偏差。
“我们正是希望突破抗体方法的局限性，不再预先筛选特定亚群，”Reátegui 表示，“现在我们可以固定更广泛的 EVPs 群体，并用分子探针甚至活细胞对其进行直接研究。”
作为技术验证，团队模拟了炎症早期免疫反应：他们以大肠杆菌释放的 EVPs 替代完整细菌，观察中性粒细胞的应答行为。结果发现，固定在微图案上的细菌 EVPs 能引发“中性粒细胞集群现象”——即免疫细胞沿附着 EVPs 的路径进行协同迁移与招募。
“这证实了我们能够在模拟组织中构建 EVPs 定位环境，并借此研究其在生理条件下的相互作用模式，”Reátegui 总结道。
该研究获得了俄亥俄州立大学癌症工程中心、美国国立卫生研究院、布鲁克斯-韦尔科姆基金以及该校博士后学者项目的资助。
