科技日报讯 （记者陈曦 通讯员张华）记者6月14日从天津大学获悉，该校医学部药学院教授李楠团队研究开发了一种新型流线型氧化锌嵌合可注射水凝胶，为骨关节炎治疗及软骨再生开辟了新路径。该流线型水凝胶同时具备“注射时顺滑”和“植入后坚固”的双重特性。相关研究成果近日发表在国际期刊《自然·通讯》上。
该研究聚焦于骨关节炎治疗中细胞外基质稳态失调这一关键问题，设计的流线型氧化锌嵌合可注射水凝胶具有基质金属蛋白酶响应特性，并搭载miR-17-5p基因药物，能实现细胞外基质稳态的双向调控。miR-17-5p基因药物是一种具有调控基因表达功能的微小RNA分子，能有效抑制骨关节炎中过度活跃的基质金属蛋白酶。“基质金属蛋白酶是导致细胞外基质过度降解的关键因素。与传统球形结构嵌合的水凝胶相比，流线型氧化锌结构嵌合优化了水凝胶的流变学和力学性能，赋予水凝胶高机械强度和低流动黏度的协同优势。”李楠介绍。
该水凝胶在注射时表现出顺滑的特性，主要得益于其内部的流线型氧化锌纳米颗粒。这些纳米颗粒具有独特的高曲率结构，使其在注射过程中能够有效地降低流体阻力。具体来说，流线型氧化锌的高曲率结构减少了水凝胶在注射时的黏度，使其能够更加流畅地通过注射针头，从而实现对不规则组织缺损的快速填充。当水凝胶被注射到目标部位后，会迅速发生交联反应，形成更加坚固的网络结构。高比表面积的流线型氧化锌纳米颗粒与聚合物链之间的氢键相互作用进一步增强了这种交联，使得水凝胶的机械性能显著提升，能够有效抵抗外界的机械应力，最终实现植入后的坚固性。
实验表明，流线型结构显著提高了miR-17-5p的转染效率，为基因疗法的精准递送提供了新思路。这种设计不仅减少了注射过程中的能量损耗，提升了凝胶流动性，还能大幅增强水凝胶在组织缺陷部位的支撑能力，为长期治疗效果和结构完整性提供了保障。