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  骨關節炎（Osteoarthritis，OA）是一種高發的、高致殘率的關節疾病，這種疾病的發病率隨著年齡的增大逐漸增加，而我國正面臨著人口老齡化社會的進程，以此趨勢骨關節炎將嚴重影響我國人民的生活質量，加重人民和社會的負擔。探索老年骨關節炎的發病機理與早期干預手段是21世紀醫學界亟待解決的課題之一——香山科學會議第701次學術討論會。

  骨關節炎的形成機制復雜，其中關節表面的軟骨缺損是一個重要原因。因此，修復受損的關節軟骨是治療骨關節炎的重要途徑。軟骨是一個特殊的組織，沒有血管和淋巴，缺損之后自我修復的能力很差。修復大面積、不規則的非全層軟骨缺損是目前臨床治療上的挑戰。

圖1受到老舊汽車噴漆翻新策略的啟發，設計了關節軟骨可用的新型生物材料，以“關節油漆”為名，快捷翻新破損關節面，為傷痕累累的軟骨帶來新生

  水凝膠材料由于具有與生物組織相似的物理化學性質，被廣泛應用于組織工程和再生醫學。最近，粘附性水凝膠已成為組織修復、傷口敷料和止血的有力工具，在生物組織、聚合物和金屬表面起到保護層的作用。受到老舊汽車噴漆翻新策略的啟發，浙江大學歐陽宏偉團隊設計了一種具有組織黏附力的、抗壓的、細胞親和力強的、而且便于操作的粘附性水凝膠材料體系，用來治療骨關節炎中的非全層軟骨缺損。

  一般油漆涂料由成膜物和溶劑組成，加以顏料和一些助劑。成膜物隨著溶劑流動至特定部位，隨著溶劑的揮發，成膜物發生聚集或聚合反應，即在物體表面形成了涂層。傳統油漆使用的溶劑多為有機溶劑，成膜物不具有生物相容性，因此不適合生物醫學的應用。盡管如此，可以借鑒其原理，利用生物相容性良好的仿生軟骨組分來構建可用于關節軟骨的“油漆”。（圖2）。

圖2 （a）關節油漆使用以及化學機理示意圖；（b）GelMA和明膠的核磁共振氫譜；（c）TNBS法測定明膠、低取代GelMA和高取代GelMA中氨基的含量；（d）醛基化CS及其與GelMA作用后的傅里葉變換紅外光譜；（e）GelMA水凝膠及其與醛基化CS作用之后的溶脹曲線圖。

  在新西蘭大白兔動物模型的研究中，研究者們發現，當軟骨表面受損后，若未經任何治療，軟骨基質會發生進一步的退變和降解，而使用“關節油漆”處理后則可以保持軟骨的健康，促進損傷軟骨的再生。深入研究后發現，當軟骨表面受損后，軟骨細胞的凋亡和軟骨基質的降解都會越發嚴重，這可能是軟骨表面缺失后關節腔內的炎癥因子更容易侵入軟骨基質，造成軟骨降解和關節炎癥的惡性循環。而 “關節油漆”保護了缺損的軟骨表面，物理阻隔了炎癥因子與軟骨基質，切斷了病理進程（圖3）

圖3 兔子關節軟骨組織切片的IF染色。

  最后，作者在大動物模型中進一步驗證了關節油漆的體內修復功能，證明了關節油漆在體內軟骨修復中的應用潛力（圖4）。

圖4 （a）在體外使用“關節油漆”填充豬軟骨表面示意圖；（b）體內修復大體圖；（c）SO和H&E組織學染色

  以上工作以“Biomimetic Joint Paint for Efficient Cartilage Repair by Simultaneously Regulating Cartilage Degeneration and Regeneration in Pigs”為題，發表于《ACS Applied Materials & Interfaces》雜志上（DOI: 10.1021/acsami.1c17629）。本文共同第一作者為浙江大學醫學院附屬第四醫院特聘研究員魏威博士，浙江大學愛丁堡大學聯合學院博士生馬遠矚，浙江大學醫學院基礎醫學系博士后張顯著，浙江大學愛丁堡大學聯合學院博士后周雯艷，通訊作者為浙江大學歐陽宏偉教授。該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、浙江省自然科學基金和中國博士后科學基金的資助。

  文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.1c17629