仿生轴承启发的润滑微球通过免疫调节治疗骨关节炎

本研究针对骨关节炎(OA)治疗中炎症浸润和摩擦异常两大难题，开发了具有软骨粘附性和MMP9响应性的可注射水凝胶微球LFDCS。该系统通过Chs/SerMA核心实现关节润滑，经DPG肽锚定的78c@Lipo-FA靶向M1巨噬细胞抑制炎症，同时释放Chs促进软骨修复。动物实验证实LFDCS可下调PI3K/AKT通路改善软骨代谢，为OA治疗提供物理-生理协同新策略。

　　

骨关节炎被称为"不死的癌症"，全球约5亿患者深受其害。这种疾病如同关节里的"隐形杀手"，不仅导致软骨磨损引发剧烈疼痛，更伴随着顽固的炎症风暴——M1型巨噬细胞像失控的警笛持续释放炎性因子，而关节润滑功能的丧失则如同生锈的轴承加速组织破坏。传统治疗如同隔靴搔痒：玻尿酸注射仅暂时缓解摩擦，而全身给药又难以在关节形成有效药物浓度。更棘手的是，现有微球材料要么缺乏组织粘附性，要么因过度化学修饰引发免疫排斥，使得治疗陷入"润滑与靶向不可兼得"的困境。

苏州大学附属第一医院骨科研究所的徐勇、石琴、牛俊杰团队在《Journal of Nanobiotechnology》发表创新研究，他们从"珍珠奶茶"中获得灵感，开发出仿生轴承式润滑微球LFDCS。这种微球如同关节中的"智能滚珠"，既能物理润滑又能精准打击炎症，成功实现了"一箭双雕"的治疗效果。研究证实，LFDCS通过双重调节机制使OA大鼠的关节间隙宽度恢复近2倍，软骨退化评分降低86%，为临床转化提供了新范式。

研究团队运用三大核心技术：1）微流控技术制备Chs/SerMA核壳结构微球，实现高粘附性（粘附强度较GelMA提升3倍）；2）薄膜水合法构建FA修饰的78c负载脂质体（粒径154±5.97 nm，包封率74%），通过DPG肽实现MMP9响应释放；3）RNA测序揭示PI3K/AKT通路下调是改善软骨代谢的关键机制。实验采用ACLT诱导的OA大鼠模型（n=5/组），通过μCT、组织学及流式细胞术等多维度验证疗效。

材料表征与功能验证
通过TEM和动态光散射证实78c@Lipo-FA具有均匀球形结构（zeta电位-31.2±0.79 mV）。微流控制备的SerMA微球直径约100 μm，FTIR检测到1680 cm^-1处酰胺键特征峰，证实DPG肽成功偶联。摩擦实验显示LFDCS使摩擦系数降低48%，优于单纯SerMA组（p<0.001）。

免疫调节机制解析
流式显示LFDCS使M1巨噬细胞比例从77.4%降至51.8%（p<0.001），qPCR证实其下调Tnf-α表达62%。ELISA检测到关节腔IL-6水平降低73%，IHC显示INOS⁺细胞减少5倍，证实靶向递送系统有效性。

软骨修复效果评估
μCT三维重建显示LFDCS组骨赘体积减少82%（p<0.001）。Safranin O染色可见完整软骨层，OARSI评分从5.73降至0.8。IHC显示ACAN表达提升7.2倍，MMP13降低65%，优于单纯材料组（p<0.001）。

分子机制探讨
RNA测序发现273个差异基因，GSEA分析表明LFDCS显著抑制PI3K/AKT通路（NES=-2.11，p<0.001）。qPCR验证关键基因CXCL2、MMP13表达分别下调3.1倍和4.4倍（p<0.01）。

这项研究开创性地将仿生润滑与免疫调控相结合，解决了OA治疗中"治炎"与"减摩"难以协同的临床痛点。其创新性体现在三方面：1）首次利用SerMA天然粘附性实现无化学修饰的软骨靶向；2）通过FA受体和MMP9双识别机制提升M1靶向精确度；3）揭示CD38-PI3K/AKT轴是调控软骨代谢的新靶点。该成果为设计下一代关节治疗器械提供了范式，其模块化设计思路可拓展应用于类风湿关节炎等免疫相关性关节疾病。未来研究可进一步优化微球降解速率，探索临床转化路径。