综述：免疫调节生物材料治疗骨关节炎：靶向炎症并增强软骨再生

这篇综述系统探讨了免疫调节生物材料在骨关节炎(OA)治疗中的前沿进展，重点解析了纳米颗粒(NPs)、水凝胶和支架如何通过调控巨噬细胞极化(M1/M2)、清除活性氧(ROS)及靶向递送药物(如IL-1RA mRNA)协同抑制NF-κB等炎症通路，同时促进间充质干细胞(MSCs)软骨分化，为开发兼具抗炎和再生功能的下一代OA疗法提供了理论框架。

　　

免疫调节生物材料治疗骨关节炎：靶向炎症并增强软骨再生

摘要

骨关节炎(OA)是一种以软骨退化、慢性炎症和关节功能丧失为特征的疾病，全球患者超过2亿。传统疗法仅能缓解症状，而基于免疫调节的生物材料通过靶向炎症微环境中的巨噬细胞、活性氧(ROS)和细胞因子网络，同时促进组织再生，为OA治疗提供了新思路。

1. 引言

OA的病理机制涉及软骨细胞外基质(ECM)降解、血管异常增生和免疫细胞浸润。关键促炎因子如IL-1β、TNF-α和IL-6通过NF-κB通路加剧炎症，而M2型巨噬细胞和Treg细胞则发挥保护作用。"骨免疫学"理论揭示了免疫系统与骨代谢的交互，为生物材料设计提供了新靶点。

2. OA的病理生理学与免疫调控

2.1 结构性基础

软骨中95%为ECM，机械应力会激活基质金属蛋白酶(MMPs)导致ECM破坏。血管内皮生长因子(VEGF)促进血管侵入，加速OA进展。

2.2 免疫细胞与因子

• 巨噬细胞：M1型分泌促炎因子，M2型促进修复。

• 关键通路：TLR4/NF-κB信号驱动炎症，而TGF-β1促进软骨形成。

3. 纳米颗粒(NPs)的突破性应用

3.1 药物递送系统

• pH响应型NPs：在OA关节酸性环境(pH≈6.0)中释放药物，如壳聚糖包裹的塞拉斯特罗。

• ROS响应型：含硒纳米颗粒清除ROS，并递送地塞米松。

3.2 生物活性NPs

• 纳米酶：锌掺杂CeO_x模拟SOD和CAT活性，减少氧化应激。

• 靶向递送：叶酸修饰的NPs通过FR-β受体精准作用于M1巨噬细胞。

4. 水凝胶的智能响应设计

4.1 温度响应型

Pluronic F127/透明质酸(HA)复合水凝胶在体温下凝胶化，缓释△UA-diSE小分子，改善润滑。

4.2 炎症响应型

• ROS敏感水凝胶：苯硼酸交联的HA在ROS富集处降解，释放IL-1RA mRNA。

• 仿生微球：M2巨噬细胞膜包裹的微球靶向关节腔，逆转M1极化。

5. 支架的免疫调控与再生

5.1 天然聚合物支架

• 胶原-硫酸软骨素支架：上调抗炎因子IL-10，促进COL2A1表达。

• DNA功能化支架：通过TLR4-p38通路激活Treg细胞。

5.2 复合支架创新

• 3D打印钴掺杂支架：催化ROS分解，同步修复软骨下骨。

• 钛铜合金：降低TNF-α，提升IL-10，加速成骨。

6. 挑战与展望

当前瓶颈在于NPs的体内长期安全性评估和临床转化。未来方向包括开发多材料协同系统（如纳米酶-水凝胶复合体）和个性化免疫调节策略。通过整合3D打印与AI预测，有望实现精准医疗时代的OA根治。

（注：全文严格基于原文缩编，未新增观点，专业术语均保留原文格式如NF-κB、M1/M2等）