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Chemical Engineering Journal | 一种具有刺激响应性生物因子递送功能的、光热增强型纳米酶水凝胶，用于糖尿病骨再生
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详细介绍
持续的高血糖会导致高级糖基化终产物（AGEs）和活性氧（ROS）积累，从而加速成骨细胞衰老和凋亡，严重损害糖尿病患者的骨缺损修复能力。本研究通过整合单宁酸、铜离子和生物活性肽PTHrP-1，合理设计了一种金属-多酚网络衍生的纳米酶TACu@PTHrP-1（TCP纳米酶）。TCP纳米酶表现出多种酶模拟活性，在近红外（NIR）照射下显著增强，使局部葡萄糖消耗和高效ROS清除多种酶模拟催化活性成为可能。此外，通过将氧化藻酸钠（OSA）与3-氨基苯甲基甲基千聚糖（CMC-PBA）交联，并加载TCP纳米酶，构建了一个对葡萄糖和pH响应的智能水凝胶支架（CAT水凝胶），旨在加速糖尿病骨骼再生。体外结果表明，CAT水凝胶对病理微环境信号动态响应，使铜离子和PTHrP-1能在近红外触发刺激下释放，实现PTHrP-1的持续保留超过21天，从而依次实现抗菌活性、促血管生成和促骨形成。值得注意的是，CAT水凝胶通过维持线粒体稳态和ROS清除，恢复了骨髓间充质干细胞（BMSC）在高葡萄糖环境中的再生能力。RNA测序分析显示，该疗法减轻了糖尿病引起的BMSCs损伤，并增强了骨发生性分化，这与PI3K/AKT/mTOR信号通路的激活有关。体内结果验证了CAT水凝胶显著加速了通过血管化骨再生实现的糖尿病骨缺损修复。因此，纳米酶辅助催化和光热协同增强的智能药物递送平台代表了糖尿病骨缺陷的有前景治疗策略。
该研究以题为“A photothermal-enhanced nanozyme hydrogel with stimuli-responsive biofactor delivery for diabetic bone regeneration”发表在Chemical Engineering Journal上。
总结
高糖环境下AGEs和ROS堆积，会让成骨相关细胞衰老凋亡，骨缺损修复被拖慢。研究把单宁酸、铜离子和PTHrP-1组装成TCP纳米酶，借金属-多酚网络实现多种酶模拟活性，并在近红外下增强，达到局部耗糖和清ROS。再将TCP负载到OSA与CMC-PBA交联的CAT水凝胶中，利用葡萄糖/pH响应和NIR触发，让Cu²⁺与PTHrP-1差异释放，按修复阶段衔接抗菌、促血管和促骨生成，靶向高糖骨缺损微环境。
参考文献：
DOI:10.1016/j.cej.2026.179724
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