2023年12月11日，上海理工大学骨科生物医学和器械创新研究院联合上海长征医院、上海瑞金医在国际著名医学期刊《Advanced Science》（IF=15.1）在线发表研究论文，标题为“通过高渗透性微/纳米水凝胶微球调控软骨-骨代谢治疗骨关节炎”（Regulating Chondro-Bone Metabolism for Treatment of Osteoarthritis via High-Permeability Micro/Nano Hydrogel Microspheres），上海理工大学骨科生物医学和器械创新研究院为第一完成单位，上海理工大学博士后左贵来为论文第一作者，肖建如教授、崔文国教授和周振华教授为论文共同通讯作者。
骨关节软骨由于亚软骨下骨异常重塑导致骨关节炎（OA），而恢复软骨-骨代谢平衡是治疗OA的关键。然而，传统的关节内注射治疗OA无法直接突破软骨屏障到达软骨下骨。在本研究中，采用水热法合成了超小尺寸（≈5 nm）的硒掺杂碳量子点（Se-CQDs，SC），并与三苯基膦（TPP）结合形成了TPP-Se-CQDs（SCT）。进一步，SCT与经醛和甲基丙烯酸酐修饰的透明质酸（AHAMA）动态络合，构建了高渗透性的微/纳米水凝胶微球（SCT@AHAMA）以恢复软骨-骨代谢平衡。
体外实验证实，硒原子清除了单核巨噬细胞线粒体中的活性氧（ROS），抑制了破骨细胞的分化和功能，并抑制了早期软骨细胞的凋亡，以维持软骨基质合成和分解之间的平衡。体内实验进一步证明了该传递系统抑制了破骨细胞的发生和H-血管侵袭，从而调节了异常骨重塑的启动和过程，并抑制了软骨下骨中的软骨降解。总之，基于超小量子点的微/纳米水凝胶微球有助于有效渗透关节软骨下骨，并调节软骨-骨代谢以治疗OA。
这项研究探讨了在治疗骨关节炎（OA）时向软骨下骨（SB）提供治疗药物所面临的挑战，因为软骨的密集和缺血性质限制了药物的到达。研究重点在于使用微/纳米水凝胶微球作为传递系统，该系统能够穿透软骨屏障并调节软骨代谢，从而恢复软骨代谢的平衡，这对于治疗骨关节炎至关重要。
这项研究强调了给药系统在医学、生物技术和纳米技术中的广泛应用。在医学领域，这些系统可用于靶向药物递送和基因治疗，以提高治疗的精确性和可控性。在生物技术中，它们可以用于输送生物分子，如蛋白质或核酸，用于研究或治疗。在纳米技术中，给药系统对于纳米医学的发展至关重要，可以输送用于诊断和治疗的纳米颗粒。总的来说，这项研究为改善骨关节炎治疗提供了新的策略，并突显了给药系统在医学和纳米技术中的多样潜在应用，有望在未来为临床治疗和研究提供创新的解决方案。
上海理工大学骨科生物医学和器械创新研究院简介
上海理工大学骨科生物医学和器械创新研究院是高端骨科基础研究与临床转化创新平台，作为上海理工大学科技创新的“特区”，采取了“医-工-理”多学科深度交叉创新模式，对标国际一流的科研机构，通过高水平的科研实力，致力于突破骨科内植物原料、肿瘤创新药物、骨修复材料和骨科医疗器械重大难题，解决骨科生物医药和高端医疗设备领域的瓶颈问题，旨在打造具有独特竞争力的核心科研和临床转化机构，为骨科领域的创新发展提供坚实基石。