微流控工程化普鲁士蓝水凝胶微球增强骨关节炎抗氧化治疗

针对骨关节炎(OA)治疗中抗氧化疗法靶向性差、疗效短暂的问题，研究人员通过微流控技术将普鲁士蓝(PB)纳米酶与海藻酸钠-透明质酸(AlgHA)水凝胶微球结合，开发出可注射的AlgHA@PB平台。该平台兼具ROS清除、氧气生成和关节长效滞留功能，动物实验显示其显著减轻软骨退化且摩擦系数稳定，为OA治疗提供了兼具抗氧化、抗炎和生物力学兼容性的多功能解决方案。

　　

骨关节炎(OA)作为全球致残率最高的退行性关节疾病，影响着超过2.4亿人，但现有治疗手段如非甾体抗炎药仅能缓解症状，无法逆转疾病进程。更棘手的是，过度产生的活性氧(ROS)会加速软骨细胞凋亡，而传统抗氧化剂又面临稳定性差、关节滞留时间短等瓶颈。针对这一临床难题，南华大学的研究团队在《Biomaterials Advances》发表创新成果，通过微流控技术将具有多酶活性的普鲁士蓝(PB)纳米酶与海藻酸钠-透明质酸(AlgHA)水凝胶微球整合，构建出兼具抗氧化与力学兼容性的AlgHA@PB治疗平台。

研究采用微流控芯片制备单分散水凝胶微球，通过Fe³⁺离子交联将PB纳米酶嵌入AlgHA网络，替代传统的Na⁺配位方式。关键实验技术包括：微流控液滴生成技术实现粒径均一性控制、Fe³⁺/Fe²⁺氧化还原反应合成PB纳米酶、大鼠OA模型评估关节滞留时间与软骨修复效果。

材料与表征
通过水包油法合成的AlgHA@PB微球呈现均匀蓝色，扫描电镜显示其具有多孔结构，X射线衍射证实PB成功负载。流变学测试表明微球储能模量达12 kPa，可承受关节运动应力。

体外性能
在模拟OA微环境中，AlgHA@PB展现出超氧化物歧化酶(SOD)样活性，清除率高达98%，同时持续释放氧气超过72小时。共聚焦显微镜显示其能有效穿透软骨基质，在软骨细胞中实现ROS清零。

动物实验
大鼠OA模型中，单次注射AlgHA@PB可实现28天的关节滞留，显著优于游离PB纳米颗粒。Micro-CT显示治疗组软骨厚度增加37%，OARSI评分降低2.4倍。摩擦系数测试证实微球在关节运动中保持0.08±0.02的稳定数值，避免机械刺激。

讨论与结论
该研究突破性地将纳米酶催化功能与水凝胶力学特性相结合：PB纳米酶通过模拟SOD、过氧化氢酶(CAT)级联反应，同时清除ROS并生成氧气；而AlgHA微球网络不仅延长PB滞留时间，其三维结构更作为"人工润滑剂"减少软骨磨损。这种"一石三鸟"的设计思路为OA治疗提供了新范式——通过单次注射实现持续抗氧化、抗炎和机械保护。值得注意的是，微流控生产工艺确保批次稳定性，符合临床转化要求。未来研究可进一步探索PB催化活性与HA糖胺聚糖链的协同作用机制，为开发下一代智能OA疗法奠定基础。