编号：YYHY00892

篇名：可注射水凝胶微球治疗骨关节炎的实验研究

作者： 姚裕斌 魏刚 丁婕 崔文国

关键词： 低聚倍半硅氧烷 水凝胶微球 抗炎 软骨再生 骨关节炎

机构： 温州医科大学附属第一医院骨科 上海交通大学医学院附属瑞金医院、上海市伤骨科研究所、上海市中西医结合防治骨与关节病损重点实验室 南京航空航天大学医院

摘要： 目的制备负载低聚倍半硅氧烷-双氯芬酸钠(polyhedral oligomeric silsesquioxane-diclofenac sodium,POSS-DS)纳米颗粒的甲基丙烯酰透明质酸(hyaluronic acid methacrylate,HAMA)水凝胶微球,对其进行表征并探究体内外生物学特性。方法以八巯基POSS(sulfhydryl POSS,POSS-SH)为纳米构筑平台,采用“点击化学”法将聚二乙醇和DS以化学键接枝其上,构建功能化纳米颗粒POSS-DS,并使用核磁共振波谱仪分析成分,透射电镜对形貌进行表征。为实现药物长期缓慢释放,将POSS-DS包载于HAMA中,通过微流控技术制备多功能水凝胶微球,即HAMA@POSS-DS;利用光镜及扫描电镜对其形态进行表征,观察体外降解及药物释放效率,采用细胞计数试剂盒8(cell counting kit 8,CCK-8)试剂盒及活/死染色法检测对软骨细胞增殖的影响;并构建软骨细胞炎症模型后用HAMA@POSS-DS进行处理,通过免疫荧光染色及实时荧光定量PCR检测相关炎症指标,即Ⅱ型胶原、聚集蛋白聚糖(aggrecan,AGG)、基质金属蛋白酶13(matrix metalloproteinase 13,MMP-13)、解聚蛋白样金属蛋白酶5(recombinant A disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin 5,Adamts5)、速激肽1(recombinant tachykinin precursor 1,TAC1),以正常培养软骨细胞及未作处理的炎症模型分别作为对照组及空白组,进一步评估其抗炎性能。最后,通过构建大鼠膝关节骨关节炎模型,经X线片及Micro-CT检查,验证HAMA@POSS-DS对骨关节炎的治疗效果。结果POSS-DS纳米颗粒总体粒径均一,约100 nm。HAMA@POSSDS为不透明球体,粒径约100μm,呈多孔结构;体外降解周期为9周,期间缓释负载的POSS-DS。CCK-8试剂盒及活/死染色法检测显示HAMA@POSS-DS无明显细胞毒性,且其释放的POSS-DS对细胞增殖有促进作用(P<0.05)。软骨细胞抗炎实验中,HAMA@POSS-DS组Ⅱ型胶原mRNA相对表达量高于对照组和空白组、AGG mRNA相对表达量高于空白组、MMP-13、Adamts5以及TAC1 mRNA相对表达量低于空白组,上述差异均有统计学意义(P<0.05)。体内实验显示术后大鼠骨关节炎关节间隙宽度减小,但HAMA@POSS-DS可延缓关节间隙变窄进程,并改善关节周围骨赘增生情况(P<0.05)。结论HAMA@POSS-DS可有效改善局部炎症微环境,并显著促进软骨细胞增殖,有利于促进骨关节炎的软骨再生与修复。