综述：基于水凝胶的微球用于骨关节炎关节内治疗：药物递送与软骨修复的多功能载体——全面综述

这篇综述系统阐述了水凝胶微球在骨关节炎(OA)治疗中的多功能应用，重点探讨了其作为药物载体实现缓释(Sustained Release)、靶向递送(Targeted Delivery)和响应性释放(Stimuli-Responsive Release)的机制，以及在软骨组织工程(Cartilage Tissue Engineering)中作为细胞支架和活性因子载体的创新策略。

　　

摘要

关节内治疗因其局部疗效显著成为骨关节炎(OA)治疗的核心策略，而水凝胶微球系统通过整合药物递送与软骨修复功能，有效解决了传统治疗中药物浓度维持困难、细胞存活率低等瓶颈问题。本文从材料学角度分类阐述了天然聚合物(如明胶、壳聚糖)、合成聚合物(如PLGA)及复合微球的特性，揭示了其通过降解速率调控实现长效缓释的机制。

微球作为骨关节炎治疗的药物递送系统

延长药物作用时间

天然聚合物微球如明胶微球通过酶响应性降解实现可控释放，而PLGA微球则通过调节乳酸(LA)/羟基乙酸(GA)比例优化释放曲线。复合微球如脂质体-甲基丙烯酰化软骨素硫酸盐杂化系统展现出更稳定的降解动力学，其联合金属有机框架(ZIF-8)或金属-酚醛网络(MPN)可协同增强载药能力。

增强药物渗透与靶向递送

针对软骨细胞外基质(ECM)的负电荷屏障，阳离子脂质体修饰的微球通过静电作用穿透ECM。胶原II靶向肽(WYRGRL)功能化微球能特异性结合病变部位，而抗Col1抗体修饰系统则可精准识别早期OA损伤区域。

刺激响应性药物释放

MMP13敏感的双层微球在炎症环境中顺序释放塞来昔布和软骨素，ROS响应性系统通过硫醚键断裂触发抗氧化剂释放。近红外(NIR)光控系统则利用光热转换实现时空精准调控。

微球自身治疗效应

聚苯硫醚(PPS)微球通过清除ROS发挥抗氧化作用，丝素蛋白微球则通过"滚珠轴承"效应改善关节润滑。含纳米脂肪的PLGA多孔微球可形成生物轴承结构，显著降低关节面摩擦系数。

微球在软骨组织工程中的应用

作为细胞载体与生长支架

冻凝胶微球(ICMs)的三维结构能维持软骨细胞表型，Janus磁响应微球通过电磁导航精准定位损伤部位。甲基丙烯酰明胶(GelMA)微球的孔隙结构为间充质干细胞(MSCs)提供仿生微环境。

提供活性因子促进分化

负载TGF-β₃的PLGA-P188-PLGA微球通过持续释放细胞因子诱导MSCs成软骨分化，而二甲氧基甘氨酸(DMOG)负载系统通过模拟低氧环境稳定软骨细胞表型。

结论与展望

当前研究在功能性微球设计上取得突破，但规模化生产与临床转化仍是挑战。未来开发应聚焦：①环境响应-靶向协同系统；②力学-电信号耦合微球；③诊疗一体化设计。通过跨学科合作推动这类智能载体从基础研究向临床应用的跨越。