文獻速遞：通過金屬-酚醛網(wǎng)絡(luò)調(diào)控骨重塑以治療系統(tǒng)性骨質(zhì)疏松癥

近日，華東理工大學材料科學與工程學院劉昌勝教授研究團隊在開發(fā)多功能納米顆粒用于系統(tǒng)性骨質(zhì)疏松治療研究方面取得新進展。相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在國際權(quán)威期刊《ACS applied materials & interfaces》（IF=8.3、Q1期刊）上。

骨質(zhì)疏松癥是一種代謝性疾病，其特征為骨量減少和微結(jié)構(gòu)惡化，導致骨脆性增加和骨折風險上升。骨質(zhì)疏松癥影響全身許多骨骼部位，包括手腕、臀部和脊柱，因此需要全身性治療來針對整個骨骼。從病理學角度看，原發(fā)性骨質(zhì)疏松是由于骨吸收加速，超過了骨形成的速度。在臨床治療中，抑制破骨細胞活性和促進成骨細胞形成都是治療骨質(zhì)疏松癥的典型方法，但現(xiàn)有藥物存在嚴重副作用、非靶向遞送和局部治療效果不佳等問題。因此，需要開發(fā)新的治療策略來改善骨質(zhì)疏松癥治療中的骨靶向遞送，并增強全身性骨修復。

納米技術(shù)在骨質(zhì)疏松治療中有所應(yīng)用，如聚合物囊泡和納米載體被用于遞送抗骨質(zhì)疏松藥物，但這些納米載體主要作為藥物遞送工具，其自身性質(zhì)對骨細胞的影響尚不明確，且當前治療策略多為單向干預，僅專注于減少骨吸收或增加骨形成，而非同時調(diào)節(jié)骨重塑的兩個過程，限制了治療效果。

金屬 - 酚醛網(wǎng)絡(luò)（MPNs）是一類新興材料，具有高度模塊化和多種功能，可作為 pH 響應(yīng)性藥物載體，整合金屬和酚類化合物的生物活性。然而，此前研究僅評估了 MPN 涂層植入支架對局部骨再生的影響，基于 MPN 納米顆粒（NPs）對骨重塑及相關(guān)全身性骨質(zhì)疏松癥的研究尚未開展。

在本研究中，研究人員開發(fā)了一種基于MPNs的多功能納米顆粒（t-MPN NPs ），用于通過調(diào)節(jié)破骨細胞和成骨細胞來治療系統(tǒng)性骨質(zhì)疏松癥。在骨質(zhì)疏松微環(huán)境中，MPN納米顆粒降解并觸發(fā)釋放生物活性金屬（如鍶離子，Sr²⁺）以促進成骨，以及功能化酚類（如表沒食兒茶素沒食子酸酯，EGCG）以抑制破骨細胞形成。通過尾靜脈注射這些納米顆粒到卵巢切除小鼠模型中，顯著預防了股骨頭和椎體的骨小梁丟失，同時增加了骨小梁體積并減少了骨小梁分離。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，這些MPN納米顆粒在體外能夠抑制破骨細胞激活，同時促進成骨分化和礦化。具體來說，Sr²⁺增強了成骨細胞分化的效果，而EGCG減少了激活的破骨細胞數(shù)量。當兩者結(jié)合時，Sr²⁺和EGCG對成骨細胞和破骨細胞產(chǎn)生了協(xié)同效應(yīng)。更重要的是，體內(nèi)結(jié)果表明，MPN納米顆粒通過抑制骨吸收有效地增加了去卵巢（OVX）小鼠的骨體積，特別是在股骨和椎體等不同骨骼區(qū)域。

總體而言，這項工作提供了一種探索MPN納米材料用于治療系統(tǒng)性骨質(zhì)疏松癥及相關(guān)骨科疾病的新方法。研究結(jié)果表明，MPN納米顆粒在調(diào)節(jié)骨細胞活性、促進骨形成和抑制骨吸收方面具有顯著的潛力，為骨質(zhì)疏松癥的治療提供了新的思路和策略。

文章中，利用博鷺騰AniView 多模式動物活體成像系統(tǒng)對t-MPN NPs 的體內(nèi)分布和骨靶向能力進行了研究。結(jié)果表明，在相同劑量的熒光納米顆粒下，t-MPN NPs 在左右股骨處的平均熒光強度均強于 nt-MPN NPs，這表明在骨質(zhì)疏松小鼠體內(nèi)，t-MPN NPs 相較于 nt-MPN NPs 具有更好的骨親和力，能更有效地在骨組織中富集。此外，對注射納米顆粒 24 小時后的小鼠進行解剖，收集心臟、肝臟、脾臟、肺、腎臟和股骨等器官檢測熒光強度，結(jié)果顯示 t-MPN NPs 在骨質(zhì)疏松骨中的沉積明顯優(yōu)于 nt-MPN NPs，進一步證實了其良好的骨靶向性。
 

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DOI：http://doi.org/10.1021/acsami.4c18829