可注射动态交联两性离子水凝胶作为骨关节炎治疗的黏度补充剂

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Injectable Dynamically Crosslinked Zwitterionic Hydrogels as a Viscosupplement for Osteoarthritis Treatment

　　

摘要

虽然基于透明质酸的粘弹性补充剂已被广泛应用于骨关节炎的临床治疗，但其体内快速降解及多样的生物相互作用导致了患者治疗效果的不一致。在此，我们报告了一种基于动态交联腙键两性离子水凝胶的替代方案，该水凝胶通过将酰肼（ZH）与醛（ZA）或酮（ZK）功能化的前体聚合物混合制备而成，可替代传统的透明质酸粘弹性补充剂。通过双管注射器共注射，类水状的前体聚合物溶液可在约0.5–3分钟内凝胶化。与主流的透明质酸类产品（Synvisc?）相比，该动态两性离子水凝胶的压缩模量高出10–50倍，有利于为关节提供机械支撑，同时在400次循环的步行频率下，与氧化铝表面的摩擦系数降低幅度高出5–9倍，与离体软骨样本的摩擦系数降低幅度超过25%。此外，由于前体聚合物初始粘度较低，该水凝胶易于注射。该水凝胶无细胞毒性，在体内注射后表现出最小的炎症反应，其中ZA配方在注射后可持续超过90天，而传统透明质酸粘弹性补充剂仅能持续数天。总体而言，两性离子动态水凝胶兼具机械支撑、润滑性和体内惰性/稳定性，同时具备可注射性，显示出在骨关节炎临床治疗中的良好前景。

支持信息：

支持信息可免费获取，网址为：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.6c15705。

• MDMA酮单体合成及¹H-NMR表征，DMEMAm醛单体合成及¹H-NMR表征；使用3D打印96孔板支架的Mach-1循环压缩实验装置；使用3D打印注射器支架的Instron可注射性实验装置；两性离子聚合物前体的¹H-NMR表征，根据¹H-NMR数据计算两性离子聚合物前体的功能化程度；两性离子聚合物前体的水相GPC；两性离子聚合物前体的粘度-剪切速率测试；两性离子水凝胶的流变凝胶化测试；两性离子水凝胶和Synvisc?的应变扫描；两性离子水凝胶和Synvisc?的阻尼因子测量；两性离子水凝胶的有效交联密度计算；两性离子水凝胶和Synvisc?的压缩应力-应变曲线；在步行和跑步频率下使用摩擦学测量的两性离子水凝胶和Synvisc?的摩擦系数；摩擦系数降低、相对润滑性以及相对于Synvisc?增加的相对润滑性的计算示例；表面力仪实验装置；使用表面力仪测量的两性离子水凝胶和Synvisc?的摩擦力与法向力曲线图；使用H&E染色和马松三色染色的体内皮下组织学样本的附加图像；以及合成水凝胶文献中关键粘弹性补充剂特性的比较表（DOCX）

? 2026 美国化学会