骨关节炎是一种慢性关节疾病，面部的颞下颌关节、膝关节等多个关节都可发病，其发病机制和进展与关节摩擦密切相关。应用非甾体抗炎药的常规临床治疗存在药物剂量大、使用率低、停留时间短、胃肠道副作用大等问题。关节腔内润滑补偿是另一种重要的治疗方法，主要通过减少关节磨损来缓解骨关节炎症状并改善关节功能。然而，现有的透明质酸等商品化润滑剂在实际应用中存在酶降解引起的体内稳定性欠佳与关节运动引起的剪切稀化等问题，导致关节润滑失效，从而引发软骨进一步退化和骨关节炎加重。因此，迫切需要一种新的治疗方法来克服上述问题，同时实现有效的抗炎效果和稳定的润滑功能。

    受滑雪板固-液复合润滑的滑行机制启发，本研究合成了一种“纳米滑雪板”（MoS₂-PDMP-DS）。其中，二硫化钼纳米片（MoS₂）是一种二维层状材料，具有优异的光热转换性能，同时作为固体润滑剂和抗炎药物双氯芬酸钠（DS）的递送载体。此外，为了避免生理环境中MoS₂的氧化变性，使用仿生聚合物—聚（多巴胺-甲基丙烯酰胺-2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱）（PDMPC）对MoS₂进行表面改性，基于水合润滑机理在MoS₂表面形成稳定水合层，构建了稳定的固-液复合润滑体系，从而可改善关节腔内MoS₂的润滑性能和稳定性。体外和体内实验表明，MoS₂-PDMPC-DS在关节腔内停留时间一周以上，并在近红外光（NIR）刺激下缓慢释放抗炎药物，发挥长效润滑和抗炎作用，有效治疗骨关节炎。因此，该固-液复合润滑“纳米滑雪板”体系为骨关节炎的抗炎和润滑协同治疗提供了一种新思路。该研究以“A Solid-liquid Composite Lubricating “Nano-snowboard” for Long-acting Treatment of Osteoarthritis”为题发表在《Adv. Funct. Mater.》上。

图1 纳米滑雪板MoS2-PDMPC-DS的制备以及治疗骨关节炎的机理示意图

为研究MoS₂-PDMPC的润滑性能，本研究测试了不同浓度和载荷下MoS₂-PDMPC的摩擦系数（COF）。结果显示，MoS₂纳米片本身具有一定的润滑性能，在载荷为35-55 MPa时，COF值为0.06-0.07，显著低于纯水的COF值（约0.12）。而MoS₂-PDMPC的COF值为0.03-0.04，表明PDMPC的修饰将MoS₂纳米片的润滑性能提高了近50%。MoS₂-PDMPC优异的润滑性能主要归因于固体润滑剂和液体润滑剂的双重性能。PDMPC中的N⁺(CH₃)₃和PO₄^-官能团通过电荷-偶极相互作用吸附大量水分子，在MoS₂纳米片表面形成稳定的水化层，可抵抗关节运动过程中的剪切力，实现固-液复合润滑效果。

图2 不同实验条件下的润滑性能和润滑机制示意图

本研究通过前交叉韧带横断术（ACLT）建立了大鼠膝关节骨关节炎模型，并对比了DS、DS+NIR、MoS₂-PDMPC-DS、MoS₂-PDMPC-DS+NIR组对膝关节骨关节炎的治疗效果。通过4周的干预，MoS₂-PDMPC-DS+NIR组表现出显著优于DS、DS+NIR、MoS₂-PDMPC-DS组的疗效。影像学分析表明，MoS₂-PDMPC-DS+NIR减轻了骨关节炎关节间隙的异常缩小，同时减少了骨关节表面的骨质破坏与骨赘形成。组织学分析表明，MoS₂-PDMPC-DS+NIR改善了关节软骨表面连续性与光滑度，减少了骨关节炎软骨破坏引起的软骨基质成分损失，同时降低了关节组织内炎症因子的表达水平。

图3 MoS2-PDMPC-DS治疗大鼠膝关节骨关节炎。（a）X线显示关节间隙；（b）Micro-CT显示骨质破坏与骨赘形成；（c）膝关节组织免疫组化染色显示炎症因子表达；（b）膝关节组织番红-固绿染色显示软骨基质成分。

总结：本研究将固-液复合润滑的概念应用于骨关节炎的治疗，成功合成了一种近红外光响应的仿生“纳米滑雪板”MoS₂-PDMPC-DS，发挥长效抗炎和润滑的双重功能。利用聚合物PDMPC对MoS₂纳米片进行改性，在其表面形成水化层，提高了MoS₂纳米片的稳定性，赋予纳米片固相和液相润滑的双重性能。此外，将DS负载到MoS₂纳米片上，在NIR照射下释放药物，发挥抗炎作用。作为一种新型的光响应固-液复合润滑“纳米滑雪板”，MoS₂-PDMPC-DS具有远程药物控释、长期稳定性和有效抗炎活性等特点，在治疗颞下颌及其他骨关节炎方面具有一定的应用潜力。本研究得到了国家自然科学基金（52022043, 51972003）的资助。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202208189