【背景简介】关节炎滑膜微环境（SME）诱导了滑膜增生、血管翳形成及软骨损伤，在关节炎的发生和发展中发挥至关重要的作用。目前临床上比较缺乏调控关节炎滑膜微环境的有效方法，从而导致关节炎得不到很好治疗。如何调控关节炎滑膜微环境是关节炎治疗面临的重大挑战。

【策略与原理】近日，上海交通大学氢科学中心何前军教授与中科院深圳先进技术研究院唐为副研究员合作，提出了一种光催化调控关节炎滑膜微环境的新概念，并开发了一种氢掺杂氧化钛纳米棒（HTON）催化剂，实现了近红外光催化产氢和乳酸剥夺，从而联合校正了滑膜微环境（如下图所示），达到了高效的风湿性关节炎（RA）治疗。一方面，产生的氢分子清扫了促炎型巨噬细胞和滑膜细胞内过度表达的活性氧物种（ROS），通过抑制巨噬细胞的促炎表型来阻止其对软骨的损伤；另一方面，乳酸剥夺阻止了滑膜细胞、巨噬细胞和软骨细胞的活化，从而阻止了它们对软骨的侵袭（如下图所示）。

【主要结论】该工作提出一种全溶液法，成功合成了一种具有良好水分散性和掺杂稳定性的氢掺杂氧化钛纳米棒（HTON），适于生物医学应用。首先通过溶液法合成了一种金红石相单晶纳米棒，然后通过锂掺杂和氢置换获得HTON。基于金红石单晶的氢掺杂氧化钛展现了较高的稳定性。合成的HTON具有窄的带隙（1.45 eV）和合适的能带结构（价带1.15 eV；导带−0.3 eV），从而实现了近红外光催化产氢和乳酸氧化（如下图a-c）。通过关节腔注射HTON，然后施以近红外光照射（如下图d），通过产氢和乳酸剥夺（如下图e）显著阻止了RA模型鼠的滑膜增生、炎症侵袭和软骨损失（如下图h-i），有效地阻止了RA进程（如下图f-g）。该工作提出的光催化调控关节炎滑膜微环境的策略为高效治疗关节炎提供了新思路。

【发表成果】相关工作发表在国际著名期刊《科学·进展》，详见：NIR-photocatalytic regulation of arthritic synovial microenvironment, Science Advances 2022, 8, eabq0959.

论文链接：https://doi.org/10.1126/sciadv.abq0959