科技日報訊 （記者陳曦 通訊員張華）記者6月14日從天津大學獲悉，該校醫(yī)學部藥學院教授李楠團隊研究開發(fā)了一種新型流線型氧化鋅嵌合可注射水凝膠，為骨關節(jié)炎治療及軟骨再生開辟了新路徑。該流線型水凝膠同時具備“注射時順滑”和“植入后堅固”的雙重特性。相關研究成果近日發(fā)表在國際期刊《自然·通訊》上。

該研究聚焦于骨關節(jié)炎治療中細胞外基質(zhì)穩(wěn)態(tài)失調(diào)這一關鍵問題，設計的流線型氧化鋅嵌合可注射水凝膠具有基質(zhì)金屬蛋白酶響應特性，并搭載miR-17-5p基因藥物，能實現(xiàn)細胞外基質(zhì)穩(wěn)態(tài)的雙向調(diào)控。miR-17-5p基因藥物是一種具有調(diào)控基因表達功能的微小RNA分子，能有效抑制骨關節(jié)炎中過度活躍的基質(zhì)金屬蛋白酶。“基質(zhì)金屬蛋白酶是導致細胞外基質(zhì)過度降解的關鍵因素。與傳統(tǒng)球形結構嵌合的水凝膠相比，流線型氧化鋅結構嵌合優(yōu)化了水凝膠的流變學和力學性能，賦予水凝膠高機械強度和低流動黏度的協(xié)同優(yōu)勢。”李楠介紹。

該水凝膠在注射時表現(xiàn)出順滑的特性，主要得益于其內(nèi)部的流線型氧化鋅納米顆粒。這些納米顆粒具有獨特的高曲率結構，使其在注射過程中能夠有效地降低流體阻力。具體來說，流線型氧化鋅的高曲率結構減少了水凝膠在注射時的黏度，使其能夠更加流暢地通過注射針頭，從而實現(xiàn)對不規(guī)則組織缺損的快速填充。當水凝膠被注射到目標部位后，會迅速發(fā)生交聯(lián)反應，形成更加堅固的網(wǎng)絡結構。高比表面積的流線型氧化鋅納米顆粒與聚合物鏈之間的氫鍵相互作用進一步增強了這種交聯(lián)，使得水凝膠的機械性能顯著提升，能夠有效抵抗外界的機械應力，最終實現(xiàn)植入后的堅固性。

實驗表明，流線型結構顯著提高了miR-17-5p的轉(zhuǎn)染效率，為基因療法的精準遞送提供了新思路。這種設計不僅減少了注射過程中的能量損耗，提升了凝膠流動性，還能大幅增強水凝膠在組織缺陷部位的支撐能力，為長期治療效果和結構完整性提供了保障。