Advanced Functional Materials:电荷引导的微/纳组合水凝胶微球渗透软骨基质释药

利用生物材料负载药物,并将生物材料有针对性的功能化,是让药物发挥更大疗效的一个主要途径。 其中,提高药物利用率,是生物材料最重要的功能之一,可以减少药物用量从而降低药物毒副作用。目前,提升药物渗透组织的能力,是提高药物利用率最重要的途经之一。但是,有些组织或器官因其特殊的生物学结构或成分,往往导致药物渗透困难。如,软骨基质致密的结构和所携带的高密度负电荷,均严重阻碍药物渗透进入软骨基质。目前,由于缺乏能有效突破这些阻碍的药物递送系统,软骨疾病的药物疗效难以满足临床需求。

近期,上海交通大学医学院附属瑞金医院崔文国课题组设计了电荷引导的可注射可黏附的微/纳组合水凝胶微球。在软骨基质负电荷引导下,带正电荷的纳米二级结构从水凝胶微球中释放并穿透软骨基质,使药物靶向作用于软骨细胞。从而建立了一种高效的软骨黏附、软骨基质渗透、软骨细胞靶向的给药系统,解决了药物难以渗透软骨基质的难题。在骨性关节炎大鼠模型中,该微/纳米水凝胶微球成功携带药物渗透深入软骨基质内,并ROS响应释放药物靶向软骨细胞,显著提升了药物的利用率和疗效,有效的抑制了软骨细胞的凋亡,缓解了OA的病情进展。(图1)。(欢迎致力于再生医学材料的博士加盟崔老师团队从事博士后研究,50555736@qq.com

图1. 微/纳组合水凝胶微球的构建与通过电荷引导渗透软骨基质示意图

该微/纳组合水凝胶微球体系中,我们制备了具有ROS响应性能的带正电荷的脂质体,作为电荷引导的纳米二级结构。从而使该纳米二级结构可以被带负电的软骨基质吸引,渗透深入软骨基质,并在软骨细胞释放的ROS刺激下,释放药物靶向作用于软骨细胞。随后,我们利用透明质酸(HA)和甲基丙烯酸酐(MA)合成HAMA,将纳米二级结构搭载于多巴胺修饰的HAMA微球上,既能提高脂质体在关节腔内抗清除能力,又利用微球黏附于关节表面,实现药物在软骨附近富集。在模拟骨性关节炎的环境中,该水凝胶微球成功的将抗氧化剂递送至软骨细胞,将软骨细胞在氧化应激环境下的凋亡率由38.36±5.48%降至12.86±4.27%,并显著优于直接药物治疗组(28.43±5.87%)(图2)。该可渗透软骨基的可注射可黏附的微/纳组合水凝胶微球通过使负载药物高效渗透软骨基质并ROS响应释放,实现了药物利用率和疗效的提升,是一种极具潜力的软骨药物高效递送材料。

图2. 电荷引导的微/纳组合水凝胶微球治疗骨性关节炎.

该负载电荷引导的纳米二级结构的可注射可黏附的微/纳组合水凝胶微球,为软骨药物提供了一种可渗透软骨基质,靶向软骨细胞的高效药物递送体系。也为具有特殊生理结构的组织器官如肿瘤、大脑等的渗透给药提供了新思路。 

论文信息:

Charge-Guided Micro/Nano-Hydrogel Microsphere for Penetrating Cartilage Matrix

Feng Lin, Zhen Wang, Lei Xiang, Lianfu Deng, Wenguo Cui*

Advanced Functional Materials

DOI: 10.1002/adfm.202107678

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202107678