自支撑DNA水凝胶通过双管齐下策略重塑微环境促进软骨修复以阻止骨关节炎进展

本研究开发了一种基于滚环扩增技术的智能DNA水凝胶，通过搭载靶向iNOS的DNAzyme（脱氧核酶）和骨髓间充质干细胞外泌体（BMSC-exos），在MMP（基质金属蛋白酶）响应下精准释放。该水凝胶可同时实现炎症微环境调控（降低NO水平、促进M2型巨噬细胞极化）和软骨再生（促进ECM修复、增强软骨细胞增殖），为骨关节炎（OA）治疗提供了新型双功能策略。

　　

水凝胶制备与表征

采用滚环扩增技术（RCA）制备的智能水凝胶包含三种设计：仅含iNOS DNAzyme序列的DZ-1水凝胶、同时含EcoR-1酶切位点和iNOS DNAzyme的DZ-2水凝胶（即"智能水凝胶"治疗系统），以及仅含EcoR-1位点的DZ-3水凝胶。通过透射电镜观察到骨髓间充质干细胞外泌体（BMSC-exos）呈典型杯状形态，纳米颗粒追踪分析显示其粒径约150nm，Western blot检测到外泌体标志物CD63和TSG101阳性。

水凝胶特性表征

将外泌体（300μg/mL）与TGMS纳米颗粒（0.064mg/mL）混入DZ-2水凝胶（0.6μM），经超声处理和振荡孵育后离心纯化。该水凝胶在炎症环境中可响应MMP和酯酶触发降解，实现DNAzyme和外泌体的精准释放。DNAzyme特异性切割iNOS mRNA抑制NO产生，而外泌体则促进细胞外基质合成和软骨形成，形成协同治疗效应。

结论

本研究开发的DNAzyme智能水凝胶通过整合炎症调控（抑制iNOS/NO通路）和软骨再生（通过BMSC-exos）双重机制，有效降低促炎因子水平、促进M2型巨噬细胞极化，并增强软骨细胞增殖和细胞外基质修复。体外和体内实验证实该策略能显著延缓OA进展，为骨关节炎治疗提供了新型双功能平台。