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---崔文国
当大多数人还沉浸在春节浓厚的节日氛围时,上海交通大医院/上海市伤骨科研究所崔文国教授团队已发表了开年首篇新作!崔文国向发现独角兽Pro表示:“本研究的初衷是开发一种兼具润滑功能和维持细胞稳态作用的生物材料,并用于治疗局部病变。”
图|崔文国教授(来源:崔文国)
2月2日,相关论文以《可自我更新水合层的可注射水凝胶微球缓解骨关节炎的研究》(Injectablehydrogelmicrosphereswithself-renewablehydrationlayersalleviateosteoarthritis)为题发表在ScienceAdvances上,崔文国、重庆医院骨科实验室主任黄伟、副主任胡宁共同担任通讯作者[1]。
图|论文部分信息(来源:ScienceAdvances)
本次研究成果首先通过在透明质酸分子链上引入甲基丙烯酸基团,赋予其光固化能力,并将其与包载雷帕霉素的阳离子脂质体进行混合,进一步通过微流控技术和光引发的自由基聚合反应,制备出了单分散、粒径均一的可注射脂基-水凝胶润滑微球。
图|含有透明质酸的雷帕霉素脂质体水凝胶润滑微球(RAPA
LipoHMs)的制备原理(来源:ScienceAdvances)
一、自更新水合润滑载药水凝胶微球可发挥“滚动轴承”作用
人体中存在着多种,若干部位的摩擦,例如人体关节、脏器之间、眼睑与眼球等。良好的生物润滑对这些摩擦界面的正常运作至关重要。然而,由创伤或疾病引起的组织结构和细胞功能的改变,常常会导致润滑失效,从而引发一系列的并发症。
水凝胶微球可以像“滚珠轴承”一样,通过滚动机制减少滑动界面的摩擦,使其成为生物润滑剂的候选材料,滚动体表面润滑性能对其滚动性能有显著影响,水分子能够包围电荷(如两性离子)形成所谓的水合润滑层可以较大减少摩擦。
水合润滑层不仅空间稳定性很高,还拥有较大的承载能力,而且水合润滑层中的水分子与其他的自由水分子可以很快的交换,以达到快速的松弛效能,在面对剪切力时,可表现出更好的流体效应和更小的摩擦系数。
图|脂质体和Lipo
HMs的表征(来源:ScienceAdvances)
因此,在矿浆中添加水化层可以实现水化润滑与滚珠润滑的协同作用,扩大了矿浆在生物润滑领域的应用前景。
该研究亮点之一是可以将脂质体分散在水凝胶微球中,形成“脂质体储存库”,在微球表面形成“自更新”的水合润滑层,这将提高水凝胶微球对摩擦的耐受性,进而在关节等需要长期发生相对摩擦的生物界面中提供稳定持续的润滑效果。
二、克服生物材料表面水合润滑层难题,延缓骨关节炎恶化
在过往的研究中,主要策略是将具有两性离子基团的物质(如脂质体、两性离子聚合物刷等)结合在生物材料表面,通过结合水分子的方式在材料表面形成水合润滑层,进而将材料表面的摩擦转化成水分子之间的摩擦,从而降低摩擦系数。
但通过表面结合的方式形成的水合润滑层对磨擦的耐受性低,在摩擦过程中容易遭到破坏,而裸露出来的材料表面由于水合润滑层得不到更新和补充,将会明显影响生物材料的润滑性能。
图|Lipo
HMs的润滑性能(来源:ScienceAdvances)
因此,如果水化层不能得到更新或补充,就会降低HMs的润滑性能,如何在生物材料表面形成稳定的水合润滑层是当下急需突破的瓶颈。该团队从水凝胶微球中释放出来的阳离子脂质体,就能够通过静电相互作用靶向带负电的软骨,从而高效精准的递送和释放药物。
值得