四川大学沈彬教授团队AFM: 多孔、靶向和润滑微凝胶用于骨关节炎治疗

骨关节炎（OA）是一种常见的慢性关节疾病，其特征在于关节软骨的退行性改变、软骨下骨重塑、滑膜炎和骨赘形成，是老年人疼痛和身体残疾的主要原因。微凝胶由于其可注射性和可修饰性，作为OA治疗的药物载体越来越受到人们的关注。然而，有效地设计高效载药和多功能微凝胶载体以实现OA的协同治疗仍然是一个挑战。四川大学华西医院沈彬教授团队采用多重Pickering乳液工艺开发了由透明质酸和聚磺甲基丙烯酸酯组成的单分散、小尺寸、多孔、润滑的微凝胶。然后，用噬菌体展示技术筛选的软骨靶向肽修饰微凝胶的表面以产生靶向微凝胶。微凝胶具有多孔性，小尺寸（约20 μm）和高达4136.67%的溶胀率，有利于miR-140的高效负载、靶向递送和控制释放，维持软骨基质的代谢平衡，抑制OA的发展。此外，由于在聚合物的亲水基团周围形成水化层，微凝胶表现出显著的润滑性能。体内数据表明，微凝胶具有协同润滑作用，并可持续靶向释放miR-140，从而减少关节磨损，减少骨赘形成，并有效缓解OA的进展。这项工作不仅为多功能微凝胶的制备提供了一种新的方法，而且为OA治疗提供新的策略和临床转化奠定基础。该研究发表在Advanced Functional Materials上。

设计思路

本文提出了一种多重Pickering模板法来制备多孔、小尺寸的微凝胶，该微凝胶具有重要的综合优势，包括高效载药、易注射、润滑和靶向释放，以提高药物的生物利用度和协同治疗OA。通过多重Pickering乳液法制备基于透明质酸（HA）和聚磺基甲基丙烯酸酯（PSBMA）的多孔微凝胶（HS）。为了实现靶向递送，使用噬菌体展示技术将新型软骨特异性结合肽SP接枝到微凝胶表面以形成靶向微凝胶（HS-SP）。使用纳米片Laponite来稳定多重Pickering乳液避免了大量使用表面活性剂所常见的表面活性剂残留问题，并且允许简单地制备单分散、多孔、一步合成了具有高比表面积的小尺寸（约20 μm）微凝胶，溶胀率高达4000%，具有高载药量和注射方便性，HA和SBMA组分赋予微凝胶优异的润滑性能（COF 0.073），减少关节表面摩擦，防止软骨退化。新型软骨靶向肽SP对软骨表现出很强的特异性，使微凝胶能够粘附在软骨表面，缓慢释放药物，同时提供润滑和靶向能力。此外，微凝胶可以物理吸附miR-140，这不仅减轻了通常与直接关节内注射miR-140相关的问题，例如低软骨摄取、非靶向聚集、短半衰期和对失活的敏感性，而且还将微凝胶的性质与miR-140的靶向释放协调治疗OA。

图文解析

图1 miR-140@HS-SP微凝胶的原理和制备

图2噬菌体展示技术筛选出的靶向肽与细胞之间的亲和力

图3 miR-140@HS-SP对软骨细胞靶向释放miR-140以及细胞的免疫荧光

图4 体内动物实验的步态分析和CT结果

图5 关节软骨的免疫组化分析

该工作以“Advanced Injectable Microgels: Porous, Small-Sized, and Lubricated Systems for Targeted Synergistic Therapy in Osteoarthritis”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。论文的共同一作者为四川大学华西医院的博士后杨洋和博士后刘渊，通讯作者为四川大学华西医院沈彬教授。感谢四川大学环保型高分子材料国家地方联合工程实验室徐世美教授的指导和帮助，感谢国家自然科学基金（82272561）和四川大学环保型高分子材料国家地方联合工程实验室（EFP-KF2302）的资助。