近日，华南理工大学生物医学科学与工程学院边黎明教授、赵鹏超教授团队研发出可注射凝聚体材料，为骨关节提供兼具润滑保护和生物学调控作用的“长效润滑膜”，为骨关节炎的治疗开辟了新策略。
骨关节炎是一种常见病，影响着全球数亿人的生活，其治疗策略的核心首先在于润滑。关节软骨表面存在一层精密的边界润滑层：脂质的两性离子外壳结合水分子、形成水合层，负责润滑；透明质酸和润滑素则与软骨基质中的纤连蛋白和II型胶原结合，负责锚定。在两者协同下，健康软骨表面的摩擦系数可低至冰面级别。然而，这层膜一旦受损，摩擦就会随之加剧；磨下的软骨碎屑还会刺激蛋白酶分泌，进一步侵蚀软骨与润滑层，形成难以自行停止的恶性循环。
因此，在临床治疗中，越早恢复润滑，就越有可能从源头上延缓病程——目前最常用的手段是向关节腔注射透明质酸水溶液。但透明质酸与滑液完全互溶，注射后迅速被稀释，加之与软骨表面的结合不足，往往需要以每周一针的频率连续注射数周，也只能达到“减摩”的效果，无法兼顾药物缓释与细胞治疗。
要打破骨关节炎的恶性循环，需要一种既能长期在软骨界面附着、又能承载及缓释治疗组分的新材料。华南理工大学团队把目光投向了凝聚体，这是一类通过液-液相分离形成的高含水量浓缩液态材料，虽是含水液体，却不与周围的水相混溶。这种材料的界面张力极低，能像墨滴渗入宣纸一样，顺着软骨表面的沟壑铺展，填进肉眼看不见的微小缺损，形成一层会流动、具有抗冲刷能力的软骨润滑膜。
聚两性离子凝聚体重建软骨边界润滑层的设计原理示意图
团队通过可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT聚合）合成了聚合度分别为40和80的两性离子聚合物，经透析后，均可自发相分离形成液体凝聚体。这一“自凝聚”路线不依赖外加聚电解质，驱动力来自链间的偶极-偶极与静电相互作用，从而获得了在复杂生理环境中不“散架”的稳定性。
该材料本身的润滑保护作用能够与药物、细胞的生物学作用相互配合，共同促进软骨修复。凝聚体递送的干细胞可向修复型软骨细胞方向分化，关节内软骨基质合成相关基因（Acan、Col2a1、Sox9）表达在治疗后上调；巨噬细胞则向具有组织修复功能的M2c样表型转变，让炎症信号减弱。因此，凝聚体不仅是一种表现优秀的润滑剂，更是一个兼具力学保护与生物调控功能的治疗单元。
凝聚体液滴的融合过程及其可注射性
目前，骨关节炎临床治疗仍以止痛、消炎和关节置换为主，缺乏能够显著延缓疾病进展的手段。本研究研发的凝聚体材料可以被设计成调控组织力学与生物学功能的通用平台，为临床提供了一种可注射的局部治疗思路，同时干预软骨机械磨损与炎症这两个互相推动的环节。
相关成果以“Cartilage-binding coacervate with therapeutic payload delivery and biomimetic lubrication alleviates osteoarthritis by reducing joint friction and inflammation”为题，发表在《自然·生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）上。华南理工大学为第一署名单位，2023级生物医学工程专业博士研究生陈思榕、研究助理蒋天申（2024届硕士毕业生）为共同第一作者，边黎明教授、赵鹏超教授为共同通讯作者。
·成果链接：
https://doi.org/10.1038/s41551-026-01819-z
文字：边黎明教授、赵鹏超教授团队, 肖颖琪
图片：边黎明教授、赵鹏超教授团队
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责任编辑：徐培木
