碱性磷酸酶引导自组装超分子葡萄糖胺水凝胶：骨关节炎治疗的疾病修饰策略

本研究创新性地利用碱性磷酸酶（ALP）引导自组装（EISA）策略构建葡萄糖胺（GlcN）前药分子TP-(P)-G，其在关节炎症微环境中酶促转化为TP-G水凝胶。该纳米纤维网络水凝胶显著延长GlcN半衰期，通过促进软骨细胞蛋白聚糖合成、抑制NF-κB炎症通路及改善滑膜微环境，实现骨关节炎（OA）的疾病修饰治疗。体内实验证实其能降低IL-1β/IL-6/TNF-α水平，保护软骨-软骨下骨界面结构完整性，且具有优异生物相容性。

　　

Highlight

本研究采用酶引导自组装（EISA）策略开发了含葡萄糖胺（GlcN）的超分子水凝胶TP-G用于骨关节炎治疗。该前药TP-(P)-G在碱性磷酸酶（ALP）催化下形成具有纳米纤维网络结构的水凝胶，展现出优异的粘弹性和缓释特性。

Preparations of gel TP-G

通过将TP-(P)-G溶解于磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.4）并加入ALP（200 U/mL），37℃孵育12小时后成功制备1.0 wt%透明TP-G水凝胶（图2a）。该过程涉及磷酸基团酶解转化为疏水性更强的TP-G分子，进而通过π-π堆积和氢键自组装成β-折叠纳米纤维。

ALP expression levels in SW1353 chondrocytes

在SW1353软骨细胞实验中，IL-1β刺激组（10 ng/mL）显示ALP活性显著升高，而ALP抑制剂组则有效阻断该效应。采用商业ALP检测试剂盒（Beyotime）定量证实了炎症微环境对酶活性的调控作用。

Conclusions

TP-G水凝胶通过EISA策略实现了GlcN的关节靶向递送与长效滞留，其不仅能上调软骨细胞蛋白聚糖合成，还可通过抑制IL-1β/IL-6/TNF-α炎症轴延缓OA进展。显微CT和组织学分析证实其对软骨基质和软骨下骨具有显著保护作用。