论文标题：Dual Protein-Based Nanocomposite Hydrogel Scaffolds Synergistically Promote Cartilage Regeneration Through Chondrocyte Differentiation and Immunomodulation

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2025.05.010

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中国西北大学的范代娣研究团队开发出一种突破性纳米复合水凝胶系统，旨在解决骨关节炎（OA）所面临的炎症与软骨损伤双重挑战。该研究以“Dual Protein-Based Nanocomposite Hydrogel Scaffolds Synergistically Promote Cartilage Regeneration Through Chondrocyte Differentiation and Immunomodulation”为题发表于《Engineering》，证实这种双载药水凝胶通过协同免疫调节和软骨细胞分化促进软骨修复，为骨关节炎提供了全新治疗策略。

骨关节炎的特征是持续性炎症和软骨再生障碍，而现有疗法无法有效兼顾这两种机制。新开发的 HLC(Dex)–SPNs–KGN水凝胶结合了两种天然蛋白——类人胶原蛋白（HLC）和丝蛋白纳米颗粒（SPNs），并递送两种关键分子——地塞米松（Dex）和成软骨素（KGN）。其中，地塞米松作为抗炎糖皮质激素，可抑制早期炎症并将促炎M1型巨噬细胞极化为抗炎M2型；成软骨素诱导人间充质干细胞（hMSCs）向软骨细胞分化，并在后期维持软骨细胞稳定性。

该水凝胶的设计实现了药物释放的时空控制：地塞米松早期快速释放以对抗炎症，成软骨素则持续释放数周以促进软骨再生。这种双重机制创造了有利于组织修复的微环境，模拟了软骨愈合的自然阶段。水凝胶的多孔结构（孔径10–30 μm）支持细胞黏附与营养供应。释放曲线显示，地塞米松呈现早期爆发式释放（40天内释放80%），而成软骨素则持续释放（40天内释放40%）。

在兔膝关节缺损模型中，水凝胶治疗组的缺损处完全被新生软骨组织填充，表面光滑且与周围组织良好整合（ICRS II级），而对照组则以纤维组织为主（III 级）。显微CT和组织学分析显示，水凝胶组的骨密度（BMD）、骨体积/总体积比（BV/TV）显著提升，炎症因子（TNF-α、IL-6、和ADAMTS5）水平降低。

图：双蛋白药物递送系统促进关节软骨再生。HLC (Dex)–SPNs–KGN纳米复合水凝胶的双重递送系统通过抗炎、免疫调节、软骨细胞分化及维持软骨细胞稳定性，促进关节软骨再生。

作者指出，通过生物相容性水凝胶将免疫调节与可控软骨诱导相结合，可克服传统骨关节炎治疗的局限性。这种双药物递送系统不仅能减轻炎症，还能主动促进软骨再生，为关节修复提供了整体解决方案。胶原蛋白和丝蛋白等天然蛋白的使用确保了生物降解性和安全性，而纳米复合结构则允许精准调节药物释放。这一平台可适配其他需要时空治疗控制的退行性疾病。

研究团队计划优化水凝胶的纯化工艺以推进临床转化，并在更大动物模型中研究其长期安全性。此外，他们还在探索该系统在肌腱或骨缺损等其他肌肉骨骼损伤中的适用性。这项研究凸显了基于生物材料的疗法在革新骨关节炎治疗中的潜力，为数百万受此致残性疾病影响的患者带来了希望。

论文信息：

Huan Lei, Daidi Fan, Dual Protein-Based Nanocomposite Hydrogel Scaffolds Synergistically Promote Cartilage Regeneration Through Chondrocyte Differentiation and Immunomodulation, Engineering, 2025.

开放获取：

https://doi.org/10.1016/j.eng.2025.05.010

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