山东
IT之家 4 月 16 日消息，痛风是人体内尿酸结晶堆积引发的剧烈关节炎症，传统药物治疗虽能降解尿酸缓解症状，却像“灭火器”只能扑灭明火，无法清除隐患，尿酸降解后产生的过氧化氢长期损伤关节，甚至引发心血管疾病。
针对这一难题，南方医科大学今日发布新闻稿称，该校药学院涂盈锋教授团队在 Nature Communications 发表了题为“Gout management using uricase and sodium citrate hollow mesoporous nanomotors”的研究论文。
该研究构建了一种负载有柠檬酸钠和尿酸酶的中空介孔二氧化硅“纳米马达”，作为可移动的能量转换器件，用于痛风安全高效的主动治疗，也成为全球首个利用二氧化硅“纳米马达”开展痛风主动治疗的研究。
在摸索研究中，涂盈锋团队成员偶然注意到蜜蜂采蜜时会释放信息素引导同伴，形成高效的“群体作业”。这启发了团队有了“纳米蜂群”的大胆设想，能否设计一种能在人体关节内自主运动的纳米颗粒，携带人体匮乏的降解尿酸的酶，像一只只小蜜蜂一样，在关节内自主协作，精准“围攻”尿酸结晶？
于是，可负载柠檬酸钠和尿酸酶的中空介孔二氧化硅“自驱动纳米马达”的概念诞生了，它就像一台微型机器人，在人体关节腔内一边“吃掉”尿酸，一边将有害的降解产物过氧化氢转化为无害的水和氧气，形成自给自足的“能量循环链”。
“纳米马达”自主运动的核心是硅壳的不对称孔洞，但因为初期合成的孔洞要么太大（>150 nm），颗粒易碎裂，要么太小（<50 nm），离子梯度推力不足。团队反复尝试不同配比的溶胶-凝胶反应，最终将孔径稳定在 85.8 ± 21.3 nm，这相当于头发丝直径的千分之一。
最初研发的“纳米马达”像无头苍蝇般，只能随机移动（布朗运动），效率极低。团队研究发现尿酸降解会产生离子梯度，就像火箭喷射气体产生推力一样。利用这一原理，团队在纳米颗粒表面“凿”出一个不对称的孔洞（类似火箭尾喷口），让纳米颗粒能像赛车一样自主加速，使其运动速度提升了近 3 倍。由于纳米颗粒表面孔洞的大小和位置需精确到纳米级，为实现其稳定量产，团队还反复尝试了上百种硅壳合成工艺，最终通过“一步法”化学合成实现了目标。
▲研发的“纳米马达”导图
尿酸酶非常脆弱，如何防止高温、酸性、蛋白酶随时可能对尿酸酶的摧毁？团队为“纳米马达”特别设计穿上了“硅壳铠甲”，通过表面氨基包裹，来修饰固定酶分子。通过实验发现，包裹后的尿酸酶在 70℃高温下仍保留 46% 活性，抵御蛋白酶的能力提升了 2.5 倍。
目前，负载柠檬酸钠和尿酸酶的“纳米马达”在动物实验模型中已展现卓越疗效，关节损伤修复率超 90%，且无副作用。
下一步，团队将推进临床试验，通过将“纳米马达”注射进人体关节腔，在 5 年内实现痛风患者“一针治疗”的目标。从更长远看，“纳米马达”的技术还可拓展至其他代谢性疾病，例如运用葡萄糖驱动的“纳米马达”治疗糖尿病，或用胆固醇降解酶对抗动脉粥样硬化。
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