骨关节炎(OA)是一种常见的骨关节疾病，关节腔内注射给药是治疗早期OA的常用方法。临床上，关节腔注射给药难以实现真正的靶向治疗，且药物从关节腔清除速度较快，很难实现长远的治疗效果。近年来，随着生物医用材料的飞速发展，药物递送系统在OA的治疗上具有良好的发展前景。然而，如何实现药物在关节腔内的靶向治疗、增强药物在关节腔内的滞留仍是一个巨大的挑战。

图1. 仿生药物递释系统的构建及其治疗OA的示意图

近日，嘉兴市第二医院陈刚主任医师团队在ACS Applied Materials & Interfaces上发表了ROS响应性软骨靶向水凝胶微球用于骨关节炎治疗的相关研究。受蜜蜂循着花香采蜜的启发，陈刚教授团队通过微流控技术制备了封装有软骨靶向肽及ROS 响应性纳米粒子的可注射水凝胶微球。由于该水凝胶微球具有软骨靶向性及ROS响应性，其能像蜜蜂一样“循着”软骨的方向移动并通过释放的ROS响应性纳米粒子 “采集”细胞内ROS，同时响应性释放药物以修复软骨。 

图2. 仿生水凝胶微球的胞内ROS清除作用、炎症抑制效果及促软骨分化能力评估

该研究利用IL-1β干预软骨细胞以期构建软骨炎症反应模型，并通过二氢乙锭染色与酶联免疫吸附实验分别检测ROS与炎症因子的表达，研究发现该仿生水凝胶微球可有效地清除细胞内ROS（图2a,b），降低促炎细胞因子(TNF-α和IL-6)的水平(图2c,d)。此外，该仿生水凝胶微球可持续性释放kartogenin(KGN)，促进干细胞向软骨分化以修复软骨(图2e,f)。以上体外实验均表明该仿生水凝胶微球对OA具有良好的疗效。

图3. 仿生水凝胶微球软骨靶向能力的验证及其对大鼠OA模型疗效的影像学评估

体内研究表明，相对于未负载软骨靶向肽的水凝胶微球，该仿生水凝胶微球表现出更长的关节腔滞留行为(图3a,b)。此外，该仿生水凝胶可靶向软骨，其释放的ROS响应性胶束可与胞内ROS反应以清除ROS，同时响应性释放地塞米松(Dex)及KGN，进一步发挥抗炎作用并维持软骨基质的结构与功能，最终有效缓解OA的进展(图3c,d)。

研究团队利用微流控技术将软骨靶向肽及ROS 响应性纳米粒子锚定于水凝胶基质，设计并合成了具有ROS响应性的仿生软骨靶向水凝胶微球。该仿生水凝胶微球不仅可能为 OA 治疗提供一种新的策略，还可能为炎症性肠病的治疗注入新的活力。

相关论文发表在ACS Applied Materials & Interfaces上，浙江中医药大学硕士研究生俞涵和嘉兴市第二医院黄成龙博士为文章的第一作者， 嘉兴市第二医院陈刚主任医师和罗欢欢药师为通讯作者。

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ACS Applied Materials & Interfaces. 2022, 14, 36, 40711–40723

Publication Date: September 05, 2022

https://doi.org/10.1021/acsami.2c12703 

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