浙江大学高长有教授/南开大学郭东升教授/上海六院范存义教授 Small：缺氧和基质金属蛋白酶-13响应的水凝胶微球治疗骨关节炎

2023-12-14 来源：高分子科技

水凝胶微粒具有均匀的分散性、较大的比表面积、精确的尺寸控制、多样化的形状等优势，近年来在骨关节炎治疗体系的构建中备受关注。在关节内注射治疗的应用中，水凝胶微粒可以有效解决小分子药物和纳米材料在注射到关节腔后被快速代谢清除而造成生物利用度低、需要反复注射、副作用大等问题。然而，目前用于骨关节炎治疗的水凝胶微粒缺乏自适应性响应炎症组织微环境的降解和释放性能。

近日，浙江大学高分子系高长有教授、上海六院范存义教授和南开大学化学学院郭东升教授合作，基于骨关节炎的炎症缺氧微环境中基质金属蛋白酶-13（MMP-13）特异性高表达的特点，设计制备了一种具有缺氧和MMP-13响应功能的水凝胶微球。如图1a所示，作者利用微流控和紫外光交联技术，以甲基丙烯酰化的磺化偶氮杯[4]芳烃（SAC4A-MA）、甲基丙烯酰化的透明质酸（HA-MA）的碳碳双键和基质金属蛋白酶-13（MMP-13）敏感肽的双端巯基之间的聚合反应，制备了尺寸均匀的水凝胶微球，并通过主客体作用装载抗炎药物羟氯喹（HCQ），获得HAM-SA@HCQ。基于SAC4A-MA的疏水性深腔、苯酚结构单元和偶氮键，HAM-SA@HCQ具有牢固的药物装载能力、优异的活性氧（ROS）清除能力和特异性缺氧响应释放药物能力。在骨关节炎组织微环境中，水凝胶微球在高浓度的MMP-13作用下发生响应性降解，并在缺氧条件下释放HCQ（图1b），与可清除ROS的杯芳烃协同抑制巨噬细胞的炎症反应。在注射到大鼠炎症关节内治疗后，HAM-SA@HCQ可显著降低体内ROS和炎症因子水平，抑制缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）表达，减少关节软骨基质流失；通过活性氧清除、MMP-13和缺氧响应释药协同治疗骨关节炎和重塑组织微环境。

图1 （a）缺氧和MMP-13响应的HAM-SA@HCQ水凝胶微球的设计和（b）用于骨关节炎治疗的原理示意图。

图2 水凝胶微球的制备和表征

图3 水凝胶微球的缺氧响应释放和抗炎性能

图4 水凝胶微球的体内治疗效果

相关研究以《Hypoxia and Matrix Metalloproteinase 13-Responsive Hydrogel Microspheres Alleviate Osteoarthritis Progression In Vivo》为题发表在《Small》上。本文的第一作者为浙江大学高分子系博士生周同，共同第一作者为上海六院博士生熊浩和南开大学化学学院博士生姚顺雨。通讯作者为浙江大学高分子系高长有教授，上海六院范存义教授和南开大学化学学院郭东升教授。该工作得到浙江省重点研发计划项目（2021C03113）、浙江省自然科学基金项目（LD21E030001)和国家自然科学基金项目（U22A20155）的资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202308599

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻