基于尿酸酶和柠檬酸钠的中空介孔纳米马达用于痛风管理

研究人员针对痛风治疗难题，开展尿酸酶（UOx）纳米马达研究，有效治疗痛风，意义重大。

　　# 基于纳米马达的痛风创新疗法：突破传统困境，开启精准治疗新篇
痛风，一种常见的炎性关节炎，如同隐匿在关节中的 “小恶魔”，常常在不经意间给患者带来难以忍受的疼痛。它是由尿酸（UA）的结晶 —— 单钠尿酸盐（MSU）在关节及周围组织堆积引发的。目前的治疗方法，就像一把双刃剑，在缓解症状的同时，往往伴随着严重的副作用，如尿路结石、过敏反应以及心血管疾病等，严重限制了其临床应用。而尿酸酶（Uricase，UOx）虽有潜力成为高效的痛风治疗手段，却因人体无法自身表达，且会产生有害的过氧化氢（H2?O2?）副产物，导致其应用受阻。在这样的背景下，开发一种能自我保护并清除有毒中间产物的创新系统迫在眉睫。

为了解决这些难题，南方医科大学等机构的研究人员踏上了探索之旅。他们致力于开发一种基于 UOx 和柠檬酸钠负载的胺功能化中空介孔二氧化硅纳米颗粒（AHMSNs）的自级联纳米马达，期望为痛风治疗带来新的曙光。最终，他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为痛风治疗领域带来了令人振奋的消息。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等对纳米颗粒的结构和形态进行表征；利用 zeta 电位测量、紫外 - 可见吸收光谱（UV-vis）、X 射线光电子能谱（XPS）等技术确定纳米颗粒的表面性质以及 UOx 和柠檬酸钠的负载情况；借助 COMSOL Multiphysics 软件进行数值模拟，探究纳米马达的运动机制；采用多种细胞实验和动物模型实验评估纳米马达的治疗效果、安全性等。

研究结果

1. AHMSNs@UOx@SC 的制备与表征：研究人员以聚苯乙烯（PS）纳米颗粒为模板，通过共缩聚法成功合成了胺功能化的 AHMSNs。AHMSNs 表面有一个大孔，使其具有结构不对称性。随后，利用戊二醛（GA）将 UOx 连接到 AHMSNs 表面，再通过静电相互作用负载柠檬酸钠，最终形成了自级联催化系统 AHMSNs@UOx@SC。多种表征技术证实了 UOx 和柠檬酸钠的成功负载。
2. AHMSNs@UOx@SC 纳米马达的运动分析：AHMSNs@UOx@SC 利用自身的不对称结构，在 UA 溶液中能够通过离子扩散泳实现自主运动。研究发现，其运动轨迹和速度与 UA 浓度相关，在一定范围内，随着 UA 浓度的增加，纳米马达的扩散系数和速度增大。相比之下，没有孔结构的 NH-AHMSNs@UOx@SC 在 UA 溶液中仅表现出布朗运动。
3. 纳米马达的酶促作用、H2?O2?和 ROS 消除能力：AHMSNs@UOx@SC 对 UA 具有高效的催化降解能力，在 9 小时内可彻底降解 UA，且产生的有毒H2?O2?极少。而不含柠檬酸钠的 AHMSNs@UOx 不仅 UA 降解率较低，还会积累大量有毒H2?O2?。此外，AHMSNs@UOx@SC 在不同 pH、蛋白酶消化和高温等条件下表现出良好的稳定性，细胞毒性实验表明其具有较高的细胞存活率，能有效减少细胞内活性氧（ROS）的产生。
4. AHMSNs@UOx@SC 在急性痛风性关节炎模型中的治疗效果：在急性痛风大鼠模型中，AHMSNs@UOx@SC 在缓解关节肿胀和降低炎症因子（如 TNF-α、IL-1β 和 IL-8）水平方面表现出色，显著优于其他治疗组。这表明 AHMSNs@UOx@SC 能有效减轻急性痛风发作时的炎症反应。
5. AHMSNs@UOx@SC 纳米马达在复发性痛风性关节炎模型中的治疗效果：在复发性痛风性关节炎模型中，AHMSNs@UOx@SC 同样展现出卓越的治疗效果。它能显著减轻关节肿胀，降低关节腔内H2?O2?水平，提高滑膜液的 pH 值，维持关节微环境的酸碱平衡。同时，AHMSNs@UOx@SC 还能抑制血浆中炎症因子的表达，减少骨小梁的破坏，促进骨生成，且在体内具有良好的生物安全性和快速的消除动力学。
6. 纳米马达的体内组织病理学评价：组织病理学分析显示，AHMSNs@UOx@SC 能显著减轻关节的炎症反应，减少免疫细胞浸润和滑膜绒毛增生，降低软骨退变程度。与其他治疗组相比，AHMSNs@UOx@SC 在改善关节病理变化方面效果最佳。

研究结论与讨论

综上所述，研究人员成功开发了一种基于人工酶纳米马达的安全有效的痛风治疗方法。AHMSNs@UOx@SC 纳米马达具有独特的优势，它通过一步化学过程产生的固有不对称性，能够利用 UA 作为生物相容性燃料实现主动运动，便于大规模生产。该纳米马达不仅对 UA 降解具有持久且优异的催化活性，还能通过柠檬酸钠有效消除产生的有害中间产物H2?O2?。同时，它在多种挑战下具有高度的自我保护能力，在模拟滑膜液（SSF）中可降解，生物相容性良好。体内研究表明，AHMSNs@UOx@SC 在治疗痛风大鼠时展现出显著的疗效，且无明显副作用。此外，该纳米马达还能调节滑膜液的 pH 值，维持其酸碱平衡。这一研究成果为痛风治疗提供了新的方向，展示了纳米马达作为治疗痛风的有效药物的潜力，也为微 / 纳米马达的功能化发展以及酶促微 / 纳米马达在生物医学领域的应用提供了新的视角。