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  類風濕關節炎（RA）是一種慢性自身免疫性疾病，以關節滑膜炎癥、軟骨磨損和潤滑功能喪失為特征。現有治療方法（如抗炎藥物注射和關節潤滑劑補充）存在藥物滯留時間短、重復注射風險高、無法同時解決炎癥和軟骨損傷等問題。傳統水凝膠或側重抗炎，或側重潤滑，難以實現長效關節保護和組織修復。因此，開發一種兼具抗炎、潤滑、粘附和軟骨修復功能的創新療法迫在眉睫。

  針對以上難題，西南交通大學魯雄/謝超鳴團隊和蘇州大學李斌/林俊團隊聯合報道了一種可注射的生物粘合-潤滑水凝膠。該水凝膠主體是由負載KGN的多巴胺（DA）衍生碳量子點支撐的銅單原子納米酶（DAGQD@Cu@KGN SAN）以及多巴胺修飾的透明質酸（DA-HA）和磺酸根修飾的透明質酸（SO₃^--HA）構成。該研究創新性地將仿生高分子網絡與單原子催化技術深度融合，開發出兼具粘附-潤滑-再生三重功能的可注射水凝膠。其創新點在于：① 多酚介導的單原子銅納米酶，通過原子級分散的Cu活性中心與兒茶酚-醌氧化還原循環，實現超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和羥基自由基清除的三重催化活性；② DA-HA/SO₃^--HA雙網絡動態交聯設計，結合貽貝仿生粘附與滑液仿生潤滑，解決傳統材料粘附弱、易流失的難題；③ KGN功能化緩釋系統，通過酰胺鍵精準負載軟骨誘導因子，實現長效釋放，同步招募干細胞并促其分化為軟骨細胞。

圖1. 水凝膠合成與RA治療機制示意圖。（A）DAGQD@Cu SAN與DAGQD@Cu@KGN SAN的合成路徑；（B） DAGQD@Cu@KGN-SO₃^-/DA-HA水凝膠的構建過程；（C）水凝膠在RA治療中的多功能作用：I 關節腔內原位自固化；II-III 潤滑與粘附性能；IV SAN介導的ROS清除與抗炎；V KGN釋放促進BMSCs分化為軟骨細胞

圖2. 單原子納米酶（SAN）表征。（A）DAGQD@Cu SAN與（B）DAGQD@Cu@KGN SAN的透射電鏡（TEM）圖像；（C）高角度環形暗場掃描透射電鏡（HAADF-STEM）圖像顯示銅單原子分散；（D）UV-Vis光譜對比：DAGQD、DAGQD@Cu SAN與DAGQD@Cu@KGN SAN；（E-F）XPS分析：C1s（E）與Cu2p（F）譜圖；（G-I）納米酶的羥基自由基清除能力（G）、SOD活性（H）與CAT活性（I）

  圖4利用水凝膠與LPS、 H₂O₂分別與巨噬細胞共孵育進一步證明了水凝膠具有良好的ROS清除能力，這不僅是因為DAGQD@Cu@KGN-SO₃^-/DA-HA水凝膠上有豐富的鄰苯二酚基團，而且還因為Cu單原子納米酶具有多種ROS清除和酶催化活性。同時水凝膠還具有良好的抗炎能力，可下調促炎因子TNF-α、IL-6的表達，對抑炎因子 IL-10 的表達有促進作用。DAGQD@Cu@KGN-SO₃^-/DA-HA水凝膠還可促進骨髓間充質干細胞（BMSCs）的增殖、粘附和分化，促進軟骨相關標記物Sox9、Acan和 Col II的基因表達水平，證明其具有促軟骨生成能力。

圖4. 體外生物學性能.（A-B） 細胞內氧水平（RDPP熒光成像與流式分析）；（C-D ）巨噬細胞ROS清除效果（DCFH-DA染色與流式定量）；（E-G） ELISA檢測炎性因子TNF-α（E）、IL-6（F）與抗炎因子IL-10（G）；（H） BMSCs在不同水凝膠上的增殖（CCK-8測試）；（I） BMSCs粘附形態（熒光染色）；（J-M） 軟骨分化標志物（Sox9、Acan、Col II、Col X）的基因表達

圖5 RNA測序分析。（A-B）差異基因火山圖（Group 2 vs. Group 1與Group 3 vs. Group 1）；（C）差異基因韋恩圖；（D）GO功能富集分析（抗氧化、自噬、修復相關通路）；（E）GSEA通路分析：FoxO信號、溶酶體、破骨細胞分化與TNF通路；（F）熱圖展示抗氧化、自噬、修復與炎癥相關基因表達；（G）水凝膠作用機制整合示意圖

圖6. 早期RA大鼠治療效果。（A）實驗流程示意圖；（B）Micro-CT三維重建顯示關節骨破壞程度；（C-D）組織學染色（H&E與Safranin-O）評估軟骨完整性；（E-J）免疫組化與定量分析：Sox9、Col II、Acan表達水平；（K-M）血清炎性因子（IL-6、IL-1β、IFN-γ）濃度檢測

  原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-58059-z