【AFM】最新发表！北大/清华团队新作：三重功能仿生球，专治关节“又卡又痛”！

骨关节炎（OA）是一种慢性关节疾病，其特征是关节软骨的进行性退变和磨损导致的机械摩擦增加、滑膜炎症以及不可逆的病理改变。因此，在软骨损伤部位增强润滑并抑制炎症是治疗OA的有效策略。本研究受健康关节软骨的水合润滑机制以及与软骨退变相关的氨基暴露的启发，通过在可生物降解介孔二氧化硅纳米颗粒（bMSNs）表面修饰两性离子聚合物聚（2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱）（PMPC）和醛基，开发了三重功能纳米球（bMSNs@MPC-HBA）。物理化学表征、体外摩擦学与细胞实验以及体内动物研究均表明，在预先包载抗炎药物后，该纳米球表现出增强的润滑性能、软骨靶向的药物递送和抗炎作用。这些特性有助于保护受损的关节软骨、调节关节微环境，并在OA模型中改善了治疗效果。此外，该纳米球显示出良好的生物相容性，并且在关节内注射后显著减少了巨噬细胞的摄取。这些具有增强润滑和持续药物释放功能的多功能纳米球，代表了一种用于OA靶向治疗的有前景的生物材料。
【研究背景】
骨关节炎（OA）作为全球超6.5亿人罹患的慢性关节疾病，核心病理包括：
润滑失效：关节软骨退化导致生物润滑剂（如透明质酸）减少，摩擦系数（COF）剧增（健康关节COF≈0.001，OA关节显著升高）；
炎症级联：机械磨损释放胶原碎片，触发TNF-α、IL-6等促炎因子风暴，加速软骨基质降解；
靶向困难：传统口服抗炎药全身分布易引发耐药性，关节腔注射透明质酸易被酶解且需反复穿刺，并发症风险高。
现有疗法无法同时解决润滑、靶向和抗炎问题，亟需多功能一体化策略。
【创新点与亮点】
本研究设计 bMSNs@MPC-HBA@DS 纳米球，通过仿生健康关节的"水合润滑"机制，实现三大功能协同：
1. 水合润滑增强
仿生设计：表面接枝两性离子聚合物 PMPC（聚甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱），其磷酸胆碱基团（-N⁺(CH₃)₃ / -PO₄⁻）形成亚纳米级水合层，在高压剪切下维持超低摩擦（COF=0.026，较未修饰纳米球降低85%）；
牛顿流体特性：纳米球悬浮液黏度稳定，适用于动态关节环境。
2. 损伤软骨精准靶向
智能锚定：表面醛基（-CHO）与OA软骨暴露的氨基（-NH₂）通过 希夫碱反应 特异性结合，靶向效率较非靶向纳米球提升4倍（体外/离体实验证实）；
微环境响应：酸性OA关节微环境（pH≈6.0）加速纳米球降解，促进药物定点释放。
3. 抗炎-免疫调控一体化
载药优化：介孔二氧化硅纳米球（bMSNs）负载双氯芬酸钠（DS），PMPC壳层通过静电作用提升载药率（LC=12.97%，EE=88.09%）；
免疫逃逸：PMPC水合层减少蛋白吸附，巨噬细胞摄取率降低80%，延长关节腔滞留时间；

调控炎症：缓释DS下调TNF-α/IL-6/IL-1β表达，并促进巨噬细胞向抗炎M2型极化（M2比例：86.9% vs 0.79%）。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202501235