科技日?qǐng)?bào)訊 （記者陳曦 通訊員張華）記者6月14日從天津大學(xué)獲悉，該校醫(yī)學(xué)部藥學(xué)院教授李楠團(tuán)隊(duì)研究開發(fā)了一種新型流線型氧化鋅嵌合可注射水凝膠，為骨關(guān)節(jié)炎治療及軟骨再生開辟了新路徑。該流線型水凝膠同時(shí)具備“注射時(shí)順滑”和“植入后堅(jiān)固”的雙重特性。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在國(guó)際期刊《自然·通訊》上。

該研究聚焦于骨關(guān)節(jié)炎治療中細(xì)胞外基質(zhì)穩(wěn)態(tài)失調(diào)這一關(guān)鍵問題，設(shè)計(jì)的流線型氧化鋅嵌合可注射水凝膠具有基質(zhì)金屬蛋白酶響應(yīng)特性，并搭載miR-17-5p基因藥物，能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞外基質(zhì)穩(wěn)態(tài)的雙向調(diào)控。miR-17-5p基因藥物是一種具有調(diào)控基因表達(dá)功能的微小RNA分子，能有效抑制骨關(guān)節(jié)炎中過度活躍的基質(zhì)金屬蛋白酶。“基質(zhì)金屬蛋白酶是導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)過度降解的關(guān)鍵因素。與傳統(tǒng)球形結(jié)構(gòu)嵌合的水凝膠相比，流線型氧化鋅結(jié)構(gòu)嵌合優(yōu)化了水凝膠的流變學(xué)和力學(xué)性能，賦予水凝膠高機(jī)械強(qiáng)度和低流動(dòng)黏度的協(xié)同優(yōu)勢(shì)。”李楠介紹。

該水凝膠在注射時(shí)表現(xiàn)出順滑的特性，主要得益于其內(nèi)部的流線型氧化鋅納米顆粒。這些納米顆粒具有獨(dú)特的高曲率結(jié)構(gòu)，使其在注射過程中能夠有效地降低流體阻力。具體來說，流線型氧化鋅的高曲率結(jié)構(gòu)減少了水凝膠在注射時(shí)的黏度，使其能夠更加流暢地通過注射針頭，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不規(guī)則組織缺損的快速填充。當(dāng)水凝膠被注射到目標(biāo)部位后，會(huì)迅速發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成更加堅(jiān)固的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。高比表面積的流線型氧化鋅納米顆粒與聚合物鏈之間的氫鍵相互作用進(jìn)一步增強(qiáng)了這種交聯(lián)，使得水凝膠的機(jī)械性能顯著提升，能夠有效抵抗外界的機(jī)械應(yīng)力，最終實(shí)現(xiàn)植入后的堅(jiān)固性。

實(shí)驗(yàn)表明，流線型結(jié)構(gòu)顯著提高了miR-17-5p的轉(zhuǎn)染效率，為基因療法的精準(zhǔn)遞送提供了新思路。這種設(shè)計(jì)不僅減少了注射過程中的能量損耗，提升了凝膠流動(dòng)性，還能大幅增強(qiáng)水凝膠在組織缺陷部位的支撐能力，為長(zhǎng)期治療效果和結(jié)構(gòu)完整性提供了保障。