可注射性Ca2+/Sr2+交联水凝胶通过持续释放LGK-974调控炎症微环境促进软骨修复与骨关节炎防治

【编辑推荐】针对骨关节炎(OA)病理进程中Wnt信号异常激活导致的炎症微环境失衡问题，研究人员开发了负载LGK-974/polydopamine纳米颗粒的Ca2+/Sr2+交联水凝胶。该材料通过抑制Wnt/β-catenin通路促进M2巨噬细胞极化，同步实现ROS清除、软骨细胞增殖和ECM再生，为OA的病理干预提供了新型微创治疗策略。

　　

软骨损伤引发的慢性炎症微环境是导致组织再生障碍和骨关节炎(OA)进展的关键因素。当前临床治疗主要局限于OA症状缓解，难以从根本上阻断病理进程。针对这一难题，研究人员开发了一种创新性的可注射治疗系统——通过Ca²⁺/Sr²⁺交联构建的水凝胶载体，持续释放Wnt通路抑制剂LGK-974，从分子机制层面干预OA发生发展。这项突破性研究发表在《Materials Today Bio》期刊。

研究团队采用纳米包裹技术将LGK-974与聚多巴胺结合形成纳米颗粒，利用二价金属离子的配位作用构建可注射水凝胶。通过体外实验证实Sr²⁺的引入不仅优化了水凝胶的机械性能，还与LGK-974产生协同释放效应。动物实验采用软骨缺损模型，通过组织学分析和分子生物学检测评估治疗效果。

研究结果显示：

1. 材料特性表征：Sr²⁺交联使水凝胶获得最优的压缩模量(12.3±1.2 kPa)和降解性能(28天保留60%质量)，适合软骨组织工程需求。

2. 分子机制验证：LGK-974通过靶向抑制Porcupine蛋白，有效阻断Wnt/β-catenin信号通路，其抑制效率达78.5±3.2%。

3. 免疫调节作用：治疗组M2型巨噬细胞比例提升至62.4%，显著高于对照组的23.1%(p<0.01)，同时ROS水平降低65%。

4. 组织再生效果：体内实验显示，治疗8周后缺损区域新生软骨组织GAG含量恢复至正常组织的89.7%，胶原II表达量达正常水平的82.3%。

该研究的创新性在于：首次将Wnt通路调控与离子协同治疗策略整合于可注射水凝胶系统。从OA发病的源头——异常激活的Wnt信号入手，通过LGK-974的持续释放实现精准干预，同时利用Sr²⁺的成骨特性促进软骨-骨界面整合。这种"免疫调节-氧化应激缓解-组织再生"的多靶点协同作用模式，为OA的早期干预提供了新思路。相较于传统关节腔注射疗法需要频繁给药(通常每周1-2次)，该水凝胶系统单次注射即可维持4周有效药物浓度，显著提高了治疗便利性。

特别值得注意的是，研究揭示了Sr²⁺在系统中的作用具有多重性：既是交联剂调节材料性能，又是治疗组分参与代谢调节。这种"离子疗法"与分子靶向治疗的结合，为功能性生物材料的开发提供了范式参考。该技术已申请发明专利，未来通过临床转化有望改变OA以对症治疗为主的现状，实现从症状控制到病理逆转的治疗策略升级。