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膝骨关节炎（OA）非手术治疗面临挑战，治疗药物难以有效送达软骨且易被滑膜液清除。研究人员探究超小荧光核壳二氧化硅纳米颗粒（C’ Dots）用于 OA 治疗的潜力。结果显示其能快速穿透软骨、在关节长期驻留，为 OA 治疗药物递送带来希望。
骨关节炎是一种常见的关节疾病，给患者带来了极大的痛苦和生活困扰。尤其是膝骨关节炎（OA），多年来，科研人员一直致力于开发非手术的疾病改善干预措施，然而却困难重重。目前的治疗手段，如关节内（IA）注射皮质类固醇，虽能短期内缓解疼痛、提高活动能力，但却伴有伤害性副作用；透明质酸（HA）粘弹补充疗法虽有一定前景，但其疗效和作用机制仍存在争议；像阿那白滞素（Anakinra，Kineret）和阿达木单抗（Adalimumab，Humira）这类改善病情的抗风湿药物（DMARDs），由于从滑膜关节快速清除，对 OA 的治疗效果也不尽人意。这主要是因为类风湿关节炎（RA）和 OA 的病理生理学存在差异，RA 的组织靶点是血管丰富且易接近的滑膜，而 OA 的主要靶点之一是致密、带负电的无血管组织 —— 软骨。药物想要穿透软骨到达软骨细胞发挥作用，面临着巨大的挑战，同时滑膜液的快速清除也限制了药物在关节内的停留时间。因此，开发一种能够克服这些运输难题、实现治疗药物在软骨中长期（数月）递送的平台迫在眉睫。
为了解决这些问题，来自国外的研究人员开展了一项针对超小（dh = 6 nm）荧光核壳二氧化硅纳米颗粒（Cornell Prime Dots，简称 C’ Dots）的研究。这种纳米颗粒已获得美国食品药品监督管理局（FDA）的研究性新药（IND）批准，用于多项肿瘤学的人体临床试验。研究人员旨在探究 C’ Dots 作为软骨穿透递送载体在膝 OA 治疗中的应用潜力。该研究成果发表在《Acta Biomaterialia》杂志上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在纳米颗粒的合成与表征方面，通过特定的化学试剂合成 PEGylated C’ Dots，并运用荧光相关光谱、UV-vis 吸收光谱等技术对其进行表征 。在体外实验中，利用软骨外植体研究 C’ Dots 的渗透动力学；在体内实验中，对大鼠膝关节进行关节内注射，通过观察不同时间点 C’ Dots 在关节内的分布和清除情况，研究其清除药代动力学（PK）。
研究结果如下：
- 体外软骨穿透动力学：C’ Dots 在 30 分钟内就能穿透软骨外植体（扩散系数 D ～ 2 μm2/s），这表明其具有快速穿透软骨的能力，为药物进入软骨组织提供了可能。
- 细胞内化与滞留：在 24 小时内，C’ Dots 能够被软骨细胞内化，并在囊泡结构中保留长达 5 天。这一结果显示了 C’ Dots 不仅能够进入细胞，还能在细胞内长时间停留，为细胞内药物递送创造了有利条件。
- 体内清除动力学与分布：关节内注射 C’ Dots 后，其清除过程可以用两个不同的时间常数来描述（τ1 ～ 18 小时，τ2 ～ 3 周），这与滑膜和组织介导的清除机制相符。而且，即使经过手术诱导的前交叉韧带横断（ACLT），C’ Dots 的清除率也不受影响。值得注意的是，单次注射后，C’ Dots 在膝关节内停留的时间超过 3 个月，并定位于软骨、半月板、韧带和滑膜等部位。这一发现意味着 C’ Dots 在关节内具有长期的驻留能力，能够持续发挥作用。
研究结论和讨论部分指出，C’ Dot 平台作为一种软骨穿透纳米颗粒系统，在 OA 治疗药物递送的未来发展中展现出巨大的潜力。在毫米尺度上，C’ Dots 在体外能够快速穿透关节软骨并被软骨细胞内化，这为细胞内药物递送开辟了新途径；在厘米尺度上，关节内注射的 C’ Dots 在正常大鼠膝关节内能够停留超过三个月。这些特性使得 C’ Dots 有望成为一种有效的 OA 治疗药物递送载体，克服现有治疗手段的局限性，为膝 OA 的非手术治疗带来新的希望，对推动 OA 治疗领域的发展具有重要意义。
