Theranostics：丝素蛋白水凝胶构建软骨类器官，助力软骨再生，开启骨关节炎精准治疗新纪元!

Theranostics：丝素蛋白水凝胶构建软骨类器官，助力软骨再生，开启骨关节炎精准治疗新纪元！

来源：100医药网 2025-01-22 11:48

来自上海大学转化医学研究院等机构的科学家们综述了软骨类器官和基于丝素蛋白的水凝胶的研究进展。

骨关节炎（OA, osteoarthritis）是一种常见的关节疾病，主要表现为软骨的退化。这种疾病不仅会带来严重的疼痛，还可能导致关节变形，在极端情况下甚至需要截肢。目前，用于修复软骨的方法效果有限，而软骨组织工程也未能完全达到预期效果。科学家们正在探索一种新的解决方案 利用软骨类器官进行修复。

软骨类器官：重建关节的 微缩模型

软骨类器官就像是一个微型的软骨世界，它是一个具有软骨样三维结构和功能的多细胞聚集体。这些小世界不仅能帮助我们更好地理解骨关节炎的发病机制，还可以作为修复受损软骨的填充物。要构建这样的类器官，需要一个类似天然细胞外基质（ECM, extracellular matrix）的三维环境，而基于丝素蛋白（SF, silk fibroin）的水凝胶正好提供了这一理想条件。

丝素蛋白水凝胶：软骨再生的理想土壤

这类水凝胶不仅模仿了天然ECM的结构，还具备优异的机械特性和生物相容性，使其成为构建软骨类器官的理想材料。它们就像一片肥沃的土地，为软骨细胞提供了生长和繁衍的空间。

最近，一篇发表在国际杂志《Theranostics》上的研究报告中，来自上海大学转化医学研究院等机构的科学家们综述了软骨类器官和基于丝素蛋白水凝胶的研究进展。文章讨论了丝素蛋白水凝胶在构建软骨类器官方面的优势，并介绍了如何通过人工智能算法设计水凝胶以优化软骨类器官的构建过程。

丝素蛋白水凝胶作为一种历史悠久的生物医学材料，近年来在软骨再生方面取得了显著进展。研究表明，这种水凝胶不仅具有良好的生物学特性、合适的内部结构和可接受的机械特性，还能有效承载细胞并运输生物活性物质，展现了其在软骨再生和修复中的巨大潜力。

尽管在临床前研究中取得了令人鼓舞的结果，但将丝素蛋白水凝胶应用于临床仍面临挑战。目前，这些水凝胶主要用于动物实验，由于缺乏 智能特性 或实时调节能力，它们无法对植入后的细胞过程产生动态反应。为了克服这一障碍，研究人员正致力于开发智能化的丝素蛋白水凝胶。

例如，Baniassadi等人设计了一种磁场响应性的丝素蛋白水凝胶，这种水凝胶可以通过调节磁场实现药物的可控释放，从而改善治疗效果。此外，研究人员还尝试将丝素蛋白水凝胶与可编程DNA结合，赋予其时空调节能力，以便更精确地控制软骨类器官的构建过程。

基于丝素蛋白的水凝胶用于构建软骨类器官的示意图

随着研究的深入和技术的进步，科学家们有望开发出更加智能化的丝素蛋白水凝胶，为每位患者量身定制最适合他们的治疗方案。这不仅提高了治疗的有效性，也为那些饱受骨关节炎折磨的患者带来了新的希望。未来的治疗不仅仅是修复受损的软骨，更是为患者提供了一个重新拥有健康、无痛生活的可能性。（100yiyao.com）

参考文献：

Congyi Shen,Ziyang Zhou,Ruiyang Li，et al. , Theranostics. 2025 Jan 1;15(2):560-584. doi:10.7150/thno.103491.

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