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背景介绍 骨关节炎(OA)是一种全球性公共卫生问题,其特征是关节软骨退化、软骨下骨变化、骨刺形成和滑膜炎症。随着人口老龄化和肥胖率上升,OA的发病率不断攀升,成为导致残疾和生活质量降低的主要疾病之一。这种趋势强调了开发有效预防和治疗策略的紧迫性。 关节软骨和软骨下骨是膝关节的关键结构,它们通过破骨细胞和成骨细胞的协调活动,参与骨的建模和重塑,维持关节健康。然而,在OA中,软骨下骨的过度破骨细胞生成导致骨吸收和硬化,进而引发软骨下骨结构破坏。 近期研究揭示了活性氧(ROS)在OA发病机制中的作用。ROS水平在OA患者体内升高,与疾病严重程度相关。ROS不仅促进软骨细胞凋亡和基质降解,还通过多种信号通路刺激破骨细胞生成。此外,破骨细胞分泌的PDGF-BB激活H型血管,增加的骨吸收和血管生成进一步加剧了软骨破坏和OA的发展。 调节与ROS相关的信号通路,特别是RANKL下游途径,对于抑制破骨细胞生成和血管生成,具有改善OA病理状况的潜力。但传统药物递送策略受限于药物快速代谢,难以实现长期有效的病变微环境调节和精确作用。因此,探索新的干预方法对于应对这一挑战至关重要。 成果简介 复旦大学赵天聪研究员/李晓民教授团队联合长海医院谢扬副教授在Nano Research发表文章,报道了一种新型的聚单宁酸-苯硼酸胶体纳米粒子(PTA)的开发,这种纳米粒子完全通过ROS响应键连接,并检验了它们清除软骨下反应性氧微环境以及抑制RANKL诱导的破骨细胞生成,用于骨关节炎治疗的能力。纳米胶体PTA具有均匀的粒径,易于合成且可扩展,具有出色的ROS清除能力,并且可以缓慢降解。通过进行一系列体外和体内实验,团队验证了PTA清除ROS和抑制巨噬细胞向破骨细胞分化的能力。通过全面的基因组、分泌组表征和荧光成像,确认PTA的ROS清除有效阻碍了RANKL诱导的破骨细胞生成,减少了软骨下骨破骨细胞的数量,并成功缓解了OA。这种新型多酚胶体纳米粒子的制造以及它们与ROS和破骨细胞分化关系的实验验证,可为骨关节炎治疗开辟新的方向。 图文导读 图1:材料合成及应用总体示意图。 图2:聚单宁酸纳米粒的合成及ROS清除表征。 图3:小鼠关节炎的治疗表征。 作者简介 赵天聪,复旦大学化学与材料学院青年研究员、博士生导师。2021年博士毕业于复旦大学,师从赵东元院士,随后在赵东元院士团队进行博士后研究。主要从事新型介观介孔材料设计合成及其应用研究。以第一作者/通讯作者身份在Nat. Chem.、Nat. Rev. Mater.、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等杂志发表文章20余篇,论文总被引1500余次。入选中国化学会青年人才托举工程、上海市东方英才青年计划等奖项。 李晓民,复旦大学化学系教授,主要从事多孔纳米复合材料设计合成及其纳米-生物交互作用研究,尤其是在时空各向异性纳米复合材料可控制备及生物应用方面。已发表SCI论文100余篇,其中包括通讯/第一作者论文Nat. Chem.、Nat. Synth.、Nat. Rev. Mater.、J. Am. Chem. Soc. (7)、Nat. Commun. (6)、Angew. Chem. Int. Ed. (4)、Sci. Adv.、Chem、Adv. Mater.、Nano Lett.(4)等,论文被引12000余次。曾获上海市自然科学一等奖、中美纳米医药与纳米技术学会Rising Star Award,英国皇家化学会材料化学杂志Emerging Investigators等,入选上海市青年拔尖人才等。 谢杨,二军大长海医院骨科学博士,复旦大学博士后,现长海医院创伤骨科副主任,副主任医师,副教授,硕士生导师,外军研究生导师。兼任中华医学会海上灾害救援专业委员会委员; 国际矫形与创伤外科学会中国部创伤学会委员; 全军骨科专业委员会委员。擅长创伤后肢体畸形矫正、骨不连、足踝疾病、四肢及脊柱骨折的治疗,年疑难病例及4级以上手术量居科室前列。具有八年制学员、硕博、外籍研究生的带教经验,注重教学方法的革新,注重对学员思想的引导和对学员生活的关照,校A级教员。主持国家自然科学基金、全军军事专项基金等多项科研项目;获国家科技进步二等奖、军队科技进步一等奖、军队医疗成果三等奖、教学成果三等奖等奖项。 课题组常年招收博士后、研究生、科研助理,欢迎交流合作,感兴趣的同学可联系: tczhao@fudan.edu.cn或zhaotc@outlook.com。 文章信息 Li X, Kou Y, Jia J, et al. Phenylboronic-tannin nanocolloids that scavenge subchondral reactive oxygen microenvironment and inhibit RANKL induced osteoclastogenesis for osteoarthritis treatment. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.1007/s12274-024-6891-z.
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