摘要
骨关节炎(Osteoarthritis,OA)是最常见的退行性关节疾病之一,其主要的临床表现为慢性炎症和软骨退化,严重影响人们的身体健康和生活质量.关节软骨组织的自愈能力差,临床上通常采用药物方法和手术干预治疗OA.然而,由于OA复杂的病理学机制,这些方法目前只能暂时缓解关节疼痛和改善关节功能.因此,亟需开发更加有效的多功能生物医学材料治疗OA.纳米医学的发展为OA的治疗提供了新的方向.无机纳米粒子因其具有独特的物理化学性能和良好的生物学功能,被开发应用于生物医学领域.胶原蛋白是关节软骨组织的主要成分,在维持软骨结构、促进软骨细胞生长以及组织再生中具有重要作用.本论文旨在设计并开发无机纳米粒子-胶原蛋白多功能水凝胶,并探索其在OA治疗中的应用.主要研究内容如下: (1)金纳米粒子具有良好的生物相容性,是生物医学领域应用最为广泛的无机纳米粒子.在第一个工作中,我们首次构建了一种负载金纳米团簇的智能响应型胶原水凝胶CSH-AuNCs-CIITP用于靶向治疗骨关节炎.CSH-AuNCs-CIITP水凝胶具有良好的力学性能和可注射性能、以及抗溶胀和抗降解性能.在合成金纳米团簇的过程中加入的Ⅱ型胶原靶向多肽,使其具有靶向关节软骨的功能.此外,巯基修饰的胶原蛋白可以实现金纳米团簇在体内的可控释放.动物实验证明,构建的CSH-AuNCs-CIITP水凝胶能够显著促进软骨组织再生和软骨缺损修复,在临床上OA治疗中具有广泛的应用前景. (2)骨关节炎的发展主要涉及炎症和软骨退化等多个病理阶段,因此对OA不同阶段进行有效地对症治疗至关重要.在上一个工作的基础上,我们构建了一种逻辑释放纳米氧化铈(CeO2)和氧化铁(Fe2O3)的智能响应型胶原蛋白水凝胶CSH-CeO2-pFe2O3,并将其用于分级治疗OA.为了实现CeO2纳米粒子和Fe2O3纳米粒子的分级释放,我们首先将Fe2O3纳米粒子包裹于聚乳酸-羟基乙醇酸微球中形成pFe2O3,然后将CeO2纳米粒子和pFe2O3微球负载于巯基交联的胶原蛋白水凝胶中.CSH-CeO2-pFe2O3水凝胶能够灵敏响应高水平的ROS,使其爆发式释放的CeO2纳米粒子用于消除炎症反应,随后持续释放的Fe2O3纳米粒子用以促进软骨组织再生.该水凝胶具有良好的生物相容性和生物活性,能显著促进BMSCs的增殖、粘附和软骨分化.在大鼠软骨缺损模型中,CSH-CeO2-pFe2O3水凝胶能够有效抗炎并促进软骨缺损修复,为OA治疗提供了新的思路.
NETL