當刀割般的關節疼痛纏繞8000萬國人，一項新技術正在實驗室悄然醞釀。今天，讓我們跟隨這支來自南方醫科大學的科研團隊，揭開“一針治痛風”背后的科技創新密碼。

創新技術，全球首個

痛風，是人體內尿酸結晶堆積引發的劇烈關節炎癥，嚴重發作時關節疼痛如刀割、針刺、火燒般深入骨髓，已累及全國超8000萬患者。

傳統藥物治療雖能降解尿酸緩解癥狀，卻像“滅火器”只能撲滅明火，無法清除隱患，尿酸降解后產生的過氧化氫更像“余燼”，長期損傷關節，甚至引發心血管疾病。更棘手的是，人體自身早已失去分解尿酸的“工具”——尿酸酶。

如何設計一個既能高效降解痛風患者體內尿酸、又能自動清理“余燼”的智能系統？這成了全球醫學科研者競逐的難題。

近日，南方醫科大學藥學院涂盈鋒教授團隊在《自然·通訊》（Nature Communications）發表研究論文。該研究構建了一種負載有檸檬酸鈉和尿酸酶的中空介孔二氧化硅“納米馬達”，作為可移動的能量轉換器件，用于痛風安全高效的主動治療，也成為全球首個利用二氧化硅“納米馬達”開展痛風主動治療的研究。

據了解，該團隊將推進臨床試驗，通過將“納米馬達”注射進人體關節腔，有望在5年內實現痛風患者“一針治療”的目標。

“納米馬達”，“吃掉”尿酸

在摸索研究中，涂盈鋒團隊成員偶然注意到蜜蜂采蜜時會釋放信息素引導同伴，形成高效的“群體作業”。這啟發了團隊有了“納米蜂群”的大膽設想，能否設計一種能在人體關節內自主運動的納米顆粒，攜帶人體匱乏的降解尿酸的酶，像一只只小蜜蜂一樣，在關節內自主協作，精準“圍攻”尿酸結晶？

圖／涂盈鋒團隊正在探討實驗中存在的難點

于是，可負載檸檬酸鈉和尿酸酶的中空介孔二氧化硅“自驅動納米馬達”的概念誕生了，它就像一臺微型機器人，在人體關節腔內一邊“吃掉”尿酸，一邊將有害的降解產物過氧化氫轉化為無害的水和氧氣，形成自給自足的“能量循環鏈”。

“我們不是單純在制造尿酸酶納米顆粒，而是在納米世界實現微小顆粒的自主運動。”團隊主創成員劉璐表示，要讓尿酸酶納米顆粒在關節腔內自主運動“掃除”尿酸和降解產物，就必須賦予納米顆粒較快的運動速度。

最初研發的“納米馬達”像無頭蒼蠅般，只能隨機移動（布朗運動），效率極低。團隊研究發現尿酸降解會產生離子梯度，就像火箭噴射氣體產生推力一樣。利用這一原理，團隊在納米顆粒表面“鑿”出一個不對稱的孔洞（類似火箭尾噴口），這是“納米馬達”自主運動的核心，讓納米顆粒能像賽車一樣自主加速，使其運動速度提升了近3倍。

初期合成的孔洞要么太大（>150 nm），顆粒易碎裂，要么太小（<50 nm），離子梯度推力不足。團隊反復嘗試不同配比的溶膠-凝膠反應，最終將孔徑穩定在85.8±21.3nm，這相當于頭發絲直徑的千分之一。

由于納米顆粒表面孔洞的大小和位置需精確到納米級，為實現其穩定量產，團隊還反復嘗試了上百種硅殼合成工藝，最終通過“一步法”化學合成實現了目標。

圖／研發的“納米馬達”導圖

尿酸酶非常脆弱，如何防止高溫、酸性、蛋白酶隨時可能對尿酸酶的摧毀？團隊為“納米馬達”特別設計穿上了“硅殼鎧甲”，通過表面氨基包裹，來修飾固定酶分子。通過實驗發現，包裹后的尿酸酶在70℃高溫下仍保留46%活性，抵御蛋白酶的能力提升了2.5倍。這相當于給士兵穿上防彈衣，讓它們在惡劣環境中也能持久作戰。

深入研究，開拓未來

“每一個微小的突破，終將匯成改變人類健康的洪流。”涂盈鋒表示。長期以來，涂盈鋒帶領團隊深入開展“自驅動微納米馬達”生物醫學應用等方面研究，專注于開發響應性納米載體（如pH、溫度、光敏感材料），用于腫瘤靶向治療和精準藥物控釋，其研究的微納米機器人在藥物遞送中可突破傳統技術局限，被同行評價為“開拓性研究”。

目前，負載檸檬酸鈉和尿酸酶的“納米馬達”在動物實驗模型中已展現卓越療效，關節損傷修復率超90%，且無副作用。下一步，團隊將推進臨床試驗，通過將“納米馬達”注射進人體關節腔，在5年內實現痛風患者“一針治療”的目標。

從更長遠看，“納米馬達”的技術還可拓展至其他代謝性疾病，例如運用葡萄糖驅動的“納米馬達”治療糖尿病，或用膽固醇降解酶對抗動脈粥樣硬化，“主動納米醫療”的時代正在到來。

參考來源

廣州日報《重要突破！看“納米機器人”大口“吃掉”尿酸，廣東科研團隊有望實現“一針治痛風”，未來治療糖尿病血管硬化都可能應用該技術》

https://mp.weixin.qq.com/s/gcJuyL6ziTYX7ARgSfeh-Q

中國機器人網《我國科學家目標 5 年內實現痛風患者“一針治療”，納米機器人“吃”掉尿酸結晶》

https://mp.weixin.qq.com/s/2Z4rgbdw9Ign7lWdMsWeZQ

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