压电纳米复合水凝胶联合低强度脉冲超声（LIPUS）在骨关节炎动物模型中的在体疗效与性别差异性研究

本研究创新性地将负载脂肪源性基质细胞（ASCs）的压电水凝胶与计算模型优化的低强度脉冲超声（LIPUS）刺激相结合，在兔和羊的骨关节炎（OA）模型中证实该联合疗法可有效延缓关节软骨退化，并首次揭示治疗效果存在性别差异性（雌性更优），为OA的精准治疗提供新策略。

　　

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INTRODUCTION

骨关节炎（OA）是最常见的进行性肌肉骨骼疾病，可影响多个关节[1]。其发病率随年龄增长而增加，尤其影响女性，给个人、医疗系统和社会带来高昂成本[2]。由于机械负荷过重、炎症、激素波动、体重、衰老和生活方式等多种因素，膝关节是最常受累的关节，全球患病人口达3.65亿[3]。

Computational models for in vivo ultrasound stimulation

如Cafarelli等人[25]所述并由Ricotti等人[22]实验证明，该方法在此领域的有效性强烈依赖于所应用的LIPUS刺激方案以及所获结果的可靠性/一致性。这些因素主要取决于在靶点控制机械能量正确剂量的能力。这一方面在专注于LIPUS的体外研究中常被忽视[30], [31]，但特设（ad hoc）的设置可以克服这些限制。

DISCUSSION

据我们所知，此前尚无研究在精确递送超声波剂量至靶组织时，仔细考虑了动物关节的复杂解剖结构以及相应的声学现象（如反射、衰减和驻波形成）。图1, S1, S2, S3所示的结果代表了LIPUS刺激领域的一项重大方法学创新。我们的方法预测了最佳设置，以确保向目标递送所需量的机械刺激，并避免由于解剖结构复杂性可能导致的潜在有害影响（例如，热点或能量不足区域）。

CONCLUSION

总之，我们证明了一种负载脂肪源性基质细胞（ASCs）的纳米复合水凝胶，在通过计算模型（考虑了动物关节解剖结构）选择的校准剂量的低强度脉冲超声波（LIPUS）刺激下，能够有效减缓中型和大型动物模型中膝关节骨关节炎（OA）进展的宏观和微观特征。此外，我们的结果强调了在临床前研究中考虑性别因素的重要性。