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  骨關(guān)節(jié)炎（Osteoarthritis，OA）是一種以關(guān)節(jié)軟骨退化和滑膜炎癥為特征的慢性退行性骨骼疾病，會增加軟骨表面摩擦和磨損的風(fēng)險，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。現(xiàn)有療法如抗炎藥物或透明質(zhì)酸注射雖能緩解癥狀，但難以應(yīng)對關(guān)節(jié)內(nèi)復(fù)雜的酸性微環(huán)境、氧化應(yīng)激及深層軟骨修復(fù)等挑戰(zhàn)，限制了其整體治療效果。因此，亟需開發(fā)一種多模態(tài)治療策略，全面重塑骨關(guān)節(jié)炎微環(huán)境并恢復(fù)軟骨穩(wěn)態(tài)，實現(xiàn)對OA的精準(zhǔn)調(diào)控和高效治療。

  針對上述問題，研究團隊設(shè)計了一系列潤滑性高分子材料以提高關(guān)節(jié)腔注射材料的長效穩(wěn)定性和生物功能性，主要包括：兩性離子光熱納米酶（Adv. Mater., 2023, 35, 2303299）、環(huán)刷狀兩性離子聚合物（Mater. Horiz., 2023, 10, 2554-2567）和定制化聚合物盔甲（Mater. Horiz., 2024, 11, 5352-5365。針對關(guān)節(jié)炎的復(fù)雜微環(huán)境和軟骨天然的電場屏障，研究團隊近期報道了一種具有pH響應(yīng)性和深層軟骨穿透能力的超分子聚兩性離子納米顆粒（PSBMA-b-PColBP@KGN，PSPK），為骨關(guān)節(jié)炎治療提供了全新策略（圖1）。

圖1 超分子聚兩性離子納米顆粒（PSPK NPs）的制備和作用機制示意圖。

  PSPK NPs是由兩性離子嵌段共聚物（PSBMA-b-PColBP，PSP）和具有軟骨誘導(dǎo)作用的小分子藥物Kartogenin（KGN）通過超分子組裝得到。這種超分子組裝下的動態(tài)相互作用賦予了納米顆粒pH響應(yīng)性，在OA弱酸性微環(huán)境（pH 6.0）中，KGN在72 h內(nèi)的釋放率可達(dá)到91.60%（圖2）。

圖2 聚合物PSP與藥物分子KGN的組裝過程的分子動力學(xué)模擬、TEM圖和pH響應(yīng)性藥物釋放。

  基于兩性離子單元的水合能力，PSPK NPs在高載荷（10.41 MPa）和高頻率（3 Hz）的測試條件下體現(xiàn)了優(yōu)異潤滑性(COF = 0.028)和耐磨性（圖3）。此外，通過尺寸效應(yīng)、pH響應(yīng)性電荷轉(zhuǎn)變和對Col II特異性親和力的協(xié)同作用下，PSPK NPs能克服軟骨屏障，在48 h內(nèi)實現(xiàn)約300 μm的軟骨組織滲透，將藥物遞送至軟骨深層。

圖3 PSPK NPs的潤滑性能和軟骨穿透能力。

  體內(nèi)研究也證實了PSPK NPs在恢復(fù)軟骨穩(wěn)態(tài)方面的潛力，主要表現(xiàn)為骨贅體積的減少、軟骨結(jié)構(gòu)整齊排列以及軟骨基質(zhì)的有效再生（圖4）。總而言之，具有pH響應(yīng)功能的PSPK NPs有效結(jié)合了穩(wěn)定潤滑性和深層軟骨穿透性，為重塑OA病理微環(huán)境、恢復(fù)軟骨穩(wěn)態(tài)提供了一種有效的生物手段。

圖4 PSPK NPs對OA大鼠的體內(nèi)治療作用。

  相關(guān)研究以“Supramolecular Polyzwitterionic Nanoparticles with Engineered pH-Responsiveness and Cartilage-Penetration for Osteoarthritis Therapy”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上，四川大學(xué)李建樹教授和謝婧副研究員、大連理工大學(xué)孫文研究員為該論文的共同通訊作者。四川大學(xué)高分子學(xué)院2022級碩士研究生丁少沛和俞鵬博士為該論文的共同第一作者，該研究成果已授權(quán)中國發(fā)明專利（專利號ZLZL202110412807.6和ZL202110413881.X）。該項工作得到國家自然科學(xué)基金（U22A20158、22402022、52473311）和四川省科技計劃項目（2025ZNSFSC0338、2024NSFSC1017）等的支持。

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  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202505638