什么物質能像水一樣順滑，鋼一樣堅固，智能導彈一般精準？

近期，中國科學家研究開發了一種專門針對骨關節炎治療的新型流線型氧化鋅嵌合可注射水凝膠，它能輕松鉆進骨頭縫，把軟骨缺損的坑洼嚴絲合縫地填平，能像鋼鐵一樣穩穩支撐骨頭，還能顯著提高軟骨再生效率，有效修復軟骨缺損。

這一由天津大學醫學部藥物科學與技術學院李楠教授團隊取得的科研成果，被國際媒體稱贊為“再生醫學領域的里程碑式突破”。記者走近這支年輕的研究團隊，看他們如何同困擾近6億人的病痛進行對抗。

向“近6億人的痛”發起進攻

關節僵硬、腫脹、疼痛、行動受限……骨關節炎是最常見的慢性關節疾病，不時從骨頭縫里冒出來的不適與疼痛困擾著全球近6億人。

專家介紹，骨關節炎主要與年齡增長、關節退行性病變有關。此外，外傷、過度運動、肥胖等因素也可能導致關節軟骨纖維化、潰瘍等，從而引發關節炎。

然而這一患者基數如此龐大的疾病，治療起來卻沒那么容易。李楠表示，骨關節炎難治的關鍵在于軟骨缺乏血管和神經，自我修復能力極弱。此外，軟骨的“支撐網”——關節內細胞外基質的持續降解更是治療的核心難點。

“目前，通用的臨床手段以癥狀管理和手術修復為主，傳統治療手段如口服非甾體抗炎藥、關節腔注射透明質酸等僅能暫時緩解癥狀，無法重建軟骨結構。”李楠說。

如何才能讓損傷的軟骨重新“長”出來？中國科學家給出了答案。李楠團隊研究開發的新型流線型氧化鋅嵌合可注射水凝膠，具有獨特的流體力學特性，注射后水凝膠能夠嚴絲合縫地貼合不規則創面，同時實現對骨頭的穩定支撐，為骨關節炎治療及軟骨再生開辟了新路徑。

“注射時如水般順滑，植入后如鋼般堅固。”李楠笑著說，“我們設計的‘流線型氧化鋅納米顆粒’是成功的關鍵。”

此外，水凝膠還能在病變部位響應炎癥信號，緩慢釋放兩種關鍵物質：一是鋅離子，吸引人體自身的干細胞遷移到損傷區域，分化為新軟骨細胞；二是基因藥物miR-17，精準關閉導致軟骨降解的“破壞分子”，保護新生組織不被降解。

這一突破性的研究成果于今年5月在國際學術期刊《自然·通訊》上發表，被國際媒體稱贊為“再生醫學領域的里程碑式突破”。

突破背后的堅守

這支科研團隊平均年齡只有30歲，3年多之前，這支年輕的團隊開啟了對抗近6億人病痛的“軟骨攻堅戰”。

論文的第一作者、天津大學醫學部藥物科學與技術學院博士生李雯一直在做關節治療的相關研究。回憶起科研攻關的點滴，這位28歲的姑娘笑著說：“氧化鋅納米顆粒是此項研究最大的創新點，但找到它并分析證明其作用機制可真是不容易。”

“我們必須要找到一種流動性好、支撐性強、基因遞送效率高的材料用來合成水凝膠，考慮到未來的規模化生產和臨床轉化，這種材料還需要同時滿足生物安全性能高、價格低、較常見等條件。”李雯表示，這項研究是一個龐大而復雜的體系，材料合成、機制研究、材料表征等對學科的交叉融合提出了很高的要求。

科研團隊里的成員大多是研究藥物科學出身，而機制研究需要懂生物，材料表征則需要懂材料，于是李雯和團隊成員奔走于各個學院學習請教，翻閱了大量參考文獻，做了數不清的實驗。

即使在凌晨1點，天津大學藥學院一樓的共聚焦實驗室也經常亮著燈。李雯依稀記得，那時透過起霧的防護面罩，團隊成員全神貫注地調整著顯微鏡參數。屏幕上，被熒光標記的軟骨細胞在100倍放大下呈現出朦朧的綠色光點——這是課題組研發的新型水凝膠治療效果的關鍵證據。

“我們是一個團結的團隊，那種齊心協力的感覺讓人倍感溫暖。”專注于病灶微環境調控與智能藥物遞送系統研究的團隊成員劉心怡說。

漫漫長路仍在探索

中國科學家取得的這項技術突破備受關注和期待。有國際媒體評價稱，隨著全球人口老齡化和人們對肌肉骨骼疾病的日益重視，這樣的技術進步為數量龐大的軟骨相關疾病患者帶來了希望。金屬基水凝膠實現了真正的組織再生，而不僅僅是癥狀管理，預示著骨科有效干預的新時代。

李雯也對水凝膠的發展前景信心滿滿：“我們構建的遞送系統不僅適用于骨關節炎的微創治療，在風濕類疾病、椎間盤退變、運動損傷修復等領域也具有拓展潛力，未來有望實現‘一針修復軟骨’，大幅降低患者手術負擔。”

把水凝膠注射進入體重更重的大動物關節效果如何？氧化鋅等金屬粒子的代謝路徑究竟是怎樣的？運用到人體是不是安全？

“從實驗室到臨床應用，漫漫長路上仍有許多問題需要解答。”李雯坦言。

近年來，全球骨關節炎研究正從單純消炎轉向“再生修復”，從“外源干細胞移植”到“內源干細胞招募”。中國在骨組織工程領域進步顯著，高水平論文和專利數量增長很快。

不少受訪專家表示，此次研究從材料設計、機制解析到動物驗證均由中國團隊完成，確實難能可貴，但核心材料產業化和臨床轉化仍是此類研究的短板，前沿醫學研究還常常受制于多學科協作壁壘、新藥審批周期長、前期研發費用高等問題。

劉心怡表示，納米遞送系統在實驗室中通常以小批量生產，其過程可以被精細控制。然而，當需要將其擴大到工業規模時，技術上的復雜性顯著增加，確保納米材料的一致性和質量控制是關鍵挑戰之一。

此外，在醫學研究中，動物模型常被用于模擬人體疾病和測試治療方法，但動物與人體在生理和生化特性上存在顯著差異，這也為研究的臨床轉化帶來了挑戰。

“解剖結構、代謝過程、基因表達和免疫反應的差異可能導致藥物在動物體內的效果與在人類體內不一致。動物的生活環境和行為特征與人類不同，這也可能影響研究結果的適用性。”劉心怡說。

目前，新型流線型氧化鋅嵌合可注射水凝膠已經成功進行了雄性大鼠動物實驗，研究團隊正在努力推進大動物模型驗證、長期安全性評價等工作。

“中國科研團隊正通過‘產—學—醫’聯動加速突破這些瓶頸。”李楠說，“從實驗室走向臨床應用長路漫漫，但我們將繼續探索。”（記者白佳麗 張建新 栗雅婷）