天津大學(xué)醫(yī)學(xué)部藥學(xué)院實(shí)驗(yàn)室里，李楠教授團(tuán)隊(duì)正忙碌地進(jìn)行新型水凝膠的流變學(xué)測試。這種看似普通的凝膠材料，因獨(dú)特的流線型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，成功解決了可注射水凝膠領(lǐng)域長期存在的矛盾難題——如何在保證材料易注射性的同時(shí)，提供足夠的力學(xué)支撐。

醫(yī)療困局：被磨損的關(guān)節(jié)，被限制的治療

骨關(guān)節(jié)炎被稱為“不死的癌癥”，全球約6億患者承受著關(guān)節(jié)疼痛、僵硬和功能障礙的折磨。在傳統(tǒng)治療中，藥物只能緩解癥狀，無法實(shí)現(xiàn)軟骨再生；手術(shù)治療則創(chuàng)傷大且風(fēng)險(xiǎn)高。

細(xì)胞外基質(zhì)穩(wěn)態(tài)失調(diào)是骨關(guān)節(jié)炎發(fā)展的核心機(jī)制，當(dāng)分解代謝與合成代謝失衡，軟骨細(xì)胞外基質(zhì)會(huì)逐漸降解，最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)功能喪失?！艾F(xiàn)有療法都未能解決根本問題——如何精準(zhǔn)調(diào)控關(guān)節(jié)腔內(nèi)的微環(huán)境，促進(jìn)軟骨組織再生?！?/p>

李楠教授在介紹研究背景時(shí)指出：傳統(tǒng)可注射水凝膠在應(yīng)用中面臨雙重困境：球形載體結(jié)構(gòu)雖易于流動(dòng)，卻犧牲了力學(xué)支撐性能；而增強(qiáng)力學(xué)性能又會(huì)導(dǎo)致注射阻力增大，難以通過細(xì)針頭注入關(guān)節(jié)腔。

流線型結(jié)構(gòu)的雙重突破

李楠團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地將氧化鋅（ZnO）材料設(shè)計(jì)為流線型結(jié)構(gòu)，而非傳統(tǒng)球形結(jié)構(gòu)。這一設(shè)計(jì)靈感源于流體力學(xué)的經(jīng)典理論——流線型能顯著降低流體阻力?！芭c傳統(tǒng)球形結(jié)構(gòu)相比，流線型氧化鋅結(jié)構(gòu)賦予了水凝膠高儲(chǔ)能模量和低流動(dòng)粘度的協(xié)同優(yōu)勢?！崩铋淌谠诮榻B這項(xiàng)技術(shù)突破時(shí)強(qiáng)調(diào)，這一創(chuàng)新讓材料在注射時(shí)如液體般順暢，進(jìn)入體內(nèi)后又如固體般堅(jiān)韌。

該水凝膠還具備基質(zhì)金屬蛋白酶響應(yīng)特性，能智能感知病變部位的酶活性變化。更關(guān)鍵的是，團(tuán)隊(duì)在載體中搭載了miR-17-5p基因藥物，實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞外基質(zhì)穩(wěn)態(tài)的雙向精準(zhǔn)調(diào)控。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，注射該水凝膠后，模型大鼠的軟骨缺損得到顯著修復(fù)，新生軟骨組織表現(xiàn)出接近正常軟骨的力學(xué)性能和組織結(jié)構(gòu)特征。

從材料學(xué)到基因療法的多重突破

這項(xiàng)研究首次將流線型設(shè)計(jì)引入水凝膠領(lǐng)域，解決了可注射材料領(lǐng)域長期存在的矛盾。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，流線型結(jié)構(gòu)使注射阻力降低40%以上，而植入后的支撐強(qiáng)度提高2倍以上，

基因遞送效率提升是另一重大突破。流線型載體顯著提高了miRNA的轉(zhuǎn)染效率，為基因治療提供了更精準(zhǔn)的遞送工具。

“這種設(shè)計(jì)不僅減少注射過程中的能量損耗，提升凝膠流動(dòng)性，還能大幅增強(qiáng)水凝膠在組織缺陷部位的支撐能力，為長期治療效果和結(jié)構(gòu)完整性提供了保障。”李楠教授解釋道。

在組織工程領(lǐng)域，這種智能響應(yīng)型水凝膠為多種組織再生提供了新平臺；在藥物遞送領(lǐng)域，其高效基因遞送能力為精準(zhǔn)醫(yī)療開辟了新路徑。

全球6億骨關(guān)節(jié)炎患者等待的不僅是疼痛緩解，更是軟骨再生的可能。這種融合材料力學(xué)與基因療法的創(chuàng)新技術(shù)，正在讓不可能變?yōu)榭赡?。水凝膠的流線，終將匯入人類對抗骨關(guān)節(jié)炎的洪流。