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Controlled release of MSC-derived small extracellular vesicles by an injectable Diels-Alder crosslinked hyaluronic acid/PEG hydrogel for osteoarthritis improvement
Acta Biomaterialia ( IF 9.4 ) Pub Date : 2021-04-20 , DOI: 10.1016/j.actbio.2021.04.003 Yunlong Yang 1 , Zhaochen Zhu 2 , Renzhi Gao 2 , Ji Yuan 1 , Juntao Zhang 1 , Haiyan Li 3 , Zongping Xie 4 , Yang Wang 1
Acta Biomaterialia ( IF 9.4 ) Pub Date : 2021-04-20 , DOI: 10.1016/j.actbio.2021.04.003 Yunlong Yang 1 , Zhaochen Zhu 2 , Renzhi Gao 2 , Ji Yuan 1 , Juntao Zhang 1 , Haiyan Li 3 , Zongping Xie 4 , Yang Wang 1
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Mesenchymal stem cell-derived small extracellular vesicles (MSC-sEVs) show great therapeutic potential for osteoarthritis (OA). However, their low bioavailability through intraarticular injection inhibits the process of clinical application. In the present study, an injectable Diels-Alder crosslinked hyaluronic acid/PEG (DAHP) hydrogel was developed as an intraarticular delivery platform for MSC-sEVs. Our results showed that the DAHP hydrogel could be prepared easily and that its gelation properties were suitable for intraarticular administration. In vitro studies demonstrated that the DAHP hydrogel could achieve sustained release of MSC-sEVs mainly by degradation control and preserve the therapeutic functions of sEVs. An in vivo experiment revealed that the DAHP hydrogel could enhance the efficacy of MSC-sEVs for OA improvement. This study provides a suitable delivery platform for MSC-sEVs-based OA therapy. Mesenchymal stem cell (MSC)-derived small extracellular vesicles (MSC-sEVs) have shown a high potential as a cell-free therapeutic factor for treating osteoarthritis (OA). The sustained release of these MSC-sEVs in the joint space is essential for their clinical application. Herein, an injectable Diels-Alder crosslinked hyaluronic acid/PEG (DAHP) hydrogel was developed for intraarticular release of MSC-sEVs. The properties of the DAHP hydrogel, namely gelation features, cytocompatibility, sustained release, and functional maintenance of MSC-sEVs, make it suitable for intraarticular injection and delivery of sEVs. The efficacy of MSC-sEVs was enhanced by the intraarticularly injected DAHP hydrogel. Our present study provides a promising sustained delivery platform for MSC-sEVs for treating OA.
中文翻译：
通过可注射的 Diels-Alder 交联透明质酸/PEG 水凝胶控制释放 MSC 衍生的小细胞外囊泡，以改善骨关节炎
间充质干细胞衍生的小细胞外囊泡（MSC-sEV）显示出治疗骨关节炎（OA）的巨大潜力。然而，其关节内注射的生物利用度较低，阻碍了临床应用的进程。在本研究中，开发了一种可注射的 Diels-Alder 交联透明质酸/PEG (DAHP) 水凝胶作为 MSC-sEV 的关节内递送平台。我们的结果表明，DAHP 水凝胶可以轻松制备，并且其凝胶特性适合关节内给药。体外研究表明，DAHP水凝胶主要通过降解控制实现MSC-sEVs的持续释放，并保留sEVs的治疗功能。体内实验表明，DAHP 水凝胶可以增强 MSC-sEV 改善 OA 的功效。这项研究为基于 MSC-sEV 的 OA 治疗提供了合适的传递平台。间充质干细胞（MSC）衍生的小细胞外囊泡（MSC-sEV）已显示出作为治疗骨关节炎（OA）的无细胞治疗因子的巨大潜力。这些 MSC-sEV 在关节间隙中的持续释放对其临床应用至关重要。在此，开发了一种可注射的 Diels-Alder 交联透明质酸/PEG (DAHP) 水凝胶，用于关节内释放 MSC-sEV。 DAHP水凝胶的特性，即MSC-sEV的凝胶特性、细胞相容性、持续释放和功能维持，使其适合关节内注射和递送sEV。关节内注射 DAHP 水凝胶增强了 MSC-sEV 的功效。我们目前的研究为 MSC-sEV 治疗 OA 提供了一个有前景的持续递送平台。
更新日期：2021-04-20
中文翻译：
通过可注射的 Diels-Alder 交联透明质酸/PEG 水凝胶控制释放 MSC 衍生的小细胞外囊泡，以改善骨关节炎
间充质干细胞衍生的小细胞外囊泡（MSC-sEV）显示出治疗骨关节炎（OA）的巨大潜力。然而，其关节内注射的生物利用度较低，阻碍了临床应用的进程。在本研究中，开发了一种可注射的 Diels-Alder 交联透明质酸/PEG (DAHP) 水凝胶作为 MSC-sEV 的关节内递送平台。我们的结果表明，DAHP 水凝胶可以轻松制备，并且其凝胶特性适合关节内给药。体外研究表明，DAHP水凝胶主要通过降解控制实现MSC-sEVs的持续释放，并保留sEVs的治疗功能。体内实验表明，DAHP 水凝胶可以增强 MSC-sEV 改善 OA 的功效。这项研究为基于 MSC-sEV 的 OA 治疗提供了合适的传递平台。间充质干细胞（MSC）衍生的小细胞外囊泡（MSC-sEV）已显示出作为治疗骨关节炎（OA）的无细胞治疗因子的巨大潜力。这些 MSC-sEV 在关节间隙中的持续释放对其临床应用至关重要。在此，开发了一种可注射的 Diels-Alder 交联透明质酸/PEG (DAHP) 水凝胶，用于关节内释放 MSC-sEV。 DAHP水凝胶的特性，即MSC-sEV的凝胶特性、细胞相容性、持续释放和功能维持，使其适合关节内注射和递送sEV。关节内注射 DAHP 水凝胶增强了 MSC-sEV 的功效。我们目前的研究为 MSC-sEV 治疗 OA 提供了一个有前景的持续递送平台。
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