骨性关节炎(Osteoarthritis,OA),是一种以细胞外基质(ECM)酶降解、滑膜长期炎症以及损伤关节处润滑减少为特征的慢性退行性疾病,其主要症状是关节疼痛、肿胀、畸形、活动受限,发病率亦逐年增加。然而,目前单一药物治疗反应性不足,长期给药的明显全身毒性,以及不良的生物利用度和关节滞留时间短等缺点,仍是OA治疗过程中尚未解决的难题。为此,本论文构建了一种pH响应性金属有机骨架(Metal-Organic Framework,MOF),用于共同递送抗炎药物-姜黄素和沉默缺氧诱导因子-2α(HIF-2α)的siRNA,从而协同抑制炎症反应和软骨退变,最终提高OA的治疗效果,并利用影像手段评估了该纳米复合物对OA的疗效。为了实现关节的长期药物滞留和润滑性,通过将纳米复合物分散于透明质酸溶液(Hyaluronic acid,HA),利用关节腔内注射(Intra-Articular,IA)给药模式实现骨性关节炎药物的控释和靶向关节治疗的有效途径。体内实验结果表明,MIL-101-NH2能够保护siRNA进行溶酶体逃逸,从而防止其不必要的酶解。而在OA的微酸性环境下,这种具寻找更多有pH响应性的纳米材料可以降解,从而缓慢释放CCM和沉默HIF-2α的siRNA,最终协同下调部分炎症因子水平,缓解OA的软骨破坏进程。其中CCM作为多酚类抗炎的天然产物具有溶解度低、稳定性差以及生物利用度低等缺点,且siRNA也面临着稳定性差,缺乏靶向能力等缺点,限制了其生物应用。因此,这种可原位注射式缓释治疗药物的纳米系统,对于解决OA复杂的微环境的药物治疗是尤为重要的。主要研究内容阐述如下:首先,通过水热法构建了 MIL-101-NH2纳米复合物,通过在搅拌、超声条件下进一步负载了 CCM 和 siHIF-2α形成 MIL-101-NH2@CCM-siRNA(MCS)。通过透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、纳米粒度电位分析仪(DLS)、傅里叶变换红外检测(FTIR)、紫外可见光谱仪(UV-Vis)、X射线衍射仪(XRD)等测试方式对纳米复合物进行全面表征。通过荧光检测和琼脂糖凝胶电泳验证了复合材料对siRNA的装载性能。基于CCM和siCy5的标准曲线,通过检测CCM和siCy5溶液水平的吸收峰,计算了复合体系的药物装载量以及释放速率。其次,提取乳鼠膝关节软骨细胞培养,采用IL-1β刺激诱导正常软骨细胞,形成炎症型软骨细胞作为细胞模型。细胞摄取实验表明软骨细胞对MCS纳米复合物的摄取在Hepatocyte apoptosis6小时达到饱和,并且MCS通过溶酶体途径进入细胞。MTT实验表明,MIL-101-NH2即使在400 μg/mL浓度下,依然对正常的软骨细胞无明显的细Pidnarulex研究购买胞毒性,且在纳米材料负载药物姜黄素后大大改善了姜黄素原有的生物利用度,并且MIL-101-NH2@CCM在达到200 μg/mL时也未表现出明显毒性。通过溶酶体逃逸实验,发现随着MIL-101-NH2对siCy5的装载,其siCy5显示的红色荧光强度由弱变强再变弱,这种趋势说明MIL-101-NH2具有保护siCy5进行溶酶体逃逸过程,防止其在溶酶体内进一步降解作用。在蕃红O细胞染色实验表明MCS组具有更好的GAG保护作用,对于软骨基质破坏较轻微。同时,qPCR实验也进一步验证了上述现象,在药物组和基因治疗组的协同作用下,MCS组对于炎症相关代谢指标因子(HIF-2α、IL-6、ADAMTs-5、COX-2)及基质金属蛋白酶(MMP3、MMP13)有明显下调作用,对于软骨基质指标(Acan、Col2a1、SOX-9)下降程度最低。最后,通过手术诱导不稳定的内侧半月板(destabilization of the medial meniscus,DMM)建立小鼠骨性关节炎模型。与其他对照组相比,MCS组对于小鼠膝关节软骨破坏和炎症损伤更小,且从影像学水平评估了其膝关节形态、骨赘形成、关节间隙,均显示了 MCS具有更好的延缓OA进展的作用。组织病理切片以及免疫组化分析也进一步表明MCS组的关节软骨层损伤减少,其软骨损伤程度低。本研究课题通过联合药物姜黄素以及沉默HIF-2α的siRNA基因治疗协同缓解OA破坏状况,实现了 pH响应性OA多模态治疗的策略,提高了 CCM和siRNA在关节腔内的稳定性和生物利用度,并通过影像手段评价OA发展进程。通过结合药物治疗和基因治疗,MCS在抗炎和促软骨再生方面表现出了显著治疗作用。而由于OA发病机制及微环境复杂,这种多模态治疗系统可能为临床OA的治疗提供一种具有前景的策略。