清华大学在生物润滑材料治疗骨关节炎研究中取得进展

骨关节炎是一种由软骨磨损引发的骨关节疾病，可影响人体髋关节、膝关节以及颞下颌关节等多个关节，其发病机制与关节润滑功能丧失和机械过载相关。机械过载可导致炎症因子和分解代谢酶表达升高，诱导软骨细胞自噬和凋亡，从而使退化的关节软骨表界面摩擦增大，进一步加剧关节炎症，形成恶性循环。传统的关节腔局部注射药物方式存在功能单一、药物效率低等局限性，而短期内频繁给药会带来诸多不便。

针对这一问题，清华大学机械工程系研究团队合成了功能性生物医用润滑材料，可用于早期骨关节炎的治疗。在固-液复合润滑材料设计中（图1），多巴胺/磷酰胆碱共聚物修饰于二硫化钼纳米片表面，其可有效避免纳米片氧化变性，同时具有润滑、抗炎以及近红外光响应药物缓释特性。在自组装纳米颗粒设计中（图2），嵌段共聚物的多巴胺疏水核和磺基甜菜碱亲水壳在水溶液中通过自组装形成球形聚集体，其具有良好的稳定性、润滑性能以及自由基清除能力。

图1.固-液复合润滑纳米材料合成以及治疗膝骨关节炎的机理示意图

图2.嵌段共聚物自组装纳米颗粒合成以及治疗颞下颌关节炎的机制

近日，清华大学机械工程系在生物润滑材料治疗骨关节炎研究中的相关成果以“固-液复合润滑‘纳米滑雪板’实现骨关节炎症长效治疗”（A solid-liquid composite lubricating “nano-snowboard” for long-acting treatment of osteoarthritis）为题发表于期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。清华大学机械系副教授张洪玉与北京大学口腔医院王宇光为论文共同通讯作者，清华大学机械系博士后赵微微为论文第一作者。

成果“具有抗炎、抗衰老功能的仿生润滑纳米颗粒用于颞下颌关节骨关节炎治疗”（Bioinspired nanospheres as anti-inflammation and antisenescence interfacial biolubricant for treating temporomandibular joint osteoarthritis）发表于期刊《美国化学会-应用材料与界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）上。张洪玉与上海交通大学医学院附属第九人民医院何冬梅、张志愿为论文共同通讯作者，赵微微为论文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金委（优秀青年科学基金）以及清华大学精准医学研究院等基金项目的资助。

封面来源于图虫创意