北京化工大学张明珠、刘惠玉AM：自强化MOF基纳米凝胶通过长效释药缓解骨关节炎

关节内注射药物是治疗骨关节炎（OA）的有效策略。然而，复杂的微环境和有限的关节空间导致药物的快速清除。有鉴于此，北京化工大学张明珠教授、刘惠玉教授和中科院动物研究所顾奇研究员等人提出了一种基于纳米凝胶的策略，用于延长药物递送和微环境重塑。该纳米凝胶（KZIF@HA)是通过在负载Kartogenin（KGN，人间充质干细胞分化为软骨细胞的诱导剂）的沸石咪唑酸酯骨架-8的表面进行透明质酸（HA）功能化构建而成的。利用HA固有的亲水性，KZIF@HA自发形成纳米凝胶，确保药物在OA微环境中的延长释放，持续释放时间可超过一个月，同时也能保证关节腔渗漏风险较低、软骨渗透增强，从而对软骨细胞展现良好的修复作用。最终，KZIF@HA可在三个月内促进软骨再生和缓解OA。研究认为，这一开创性的纳米凝胶系统为药物的持续释放提供了新的治疗机会，在OA治疗策略上迈出了重要的一步。相关工作以“Self-reinforced MOF-based Nanogel Alleviates Osteoarthritis by Long-acting Drug Release”为题发表在Advanced Materials。

【文章要点】

如图1所示，作者提出了一种基于MOF的纳米凝胶，通过在负载KGN的ZIF-8表面上进行酰胺反应以利用HA进行功能化。功能化后，KZIF表面HA的羟基可以在生理条件下与体液环境形成氢键，增强纳米凝胶的结构。通过原子力显微镜观察到，在涂覆HA后，KZIF的粘附力增加，允许KZIF@HA很好地粘附到受损的软骨表面。

图1 KZIF@HA

此外，暴露在软骨表面的氨基可以与KZIF@HA表面丰富的羧基和羟基相互作用，促进其被软骨细胞吸收。因此，归因于纳米凝胶通过HA表面的羧基与受损关节相互作用的能力，KZIF@HA可对弱酸性微环境展现长效药物释放能力，，并且具有高细胞摄取和软骨组织渗透的特点。此外，KGN和Zn²⁺从KZIF@HA释放出来后，可分别用于促进ECM分泌和调节免疫微环境（图2）。转录组测序揭示了KZIF@HA可刺激M2巨噬细胞的极化并分泌IL-10以抑制JNK和ERK途径，促进软骨细胞恢复和增强ECM重塑。动物实验进一步证明，功能性纳米凝胶有效抑制OA的进展，促进软骨修复，在3个月内逆转OA的进展。总的来说，这种定义明确的基于MOF的纳米凝胶比传统的纳米载体具有显著的优势，解决了与低载药量、不稳定性、全身副作用和毒性相关的问题。

图2 KZIF@HA缓解骨关节炎示意图

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202401094