《Advanced Composites and Hybrid Materials》：Mitochondrial-targeted ROS scavenger delivery using selenium-doped layered double hydroxide nanocomposites for enhanced osteoarthritis therapy via inflammation suppression and macrophage metabolism reprogramming
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本文推荐一项针对骨关节炎（OA）治疗难题的创新研究。为解决OA中活性氧（ROS）过度积累、线粒体功能障碍和巨噬细胞极化失衡等问题，研究人员开发了pH响应型纳米复合材料Se/LDH@PEG-M。该材料通过整合硒（Se）于MgAl层状双氢氧化物（MgAl-LDH），经PEG修饰并负载线粒体靶向抗氧化剂Mito-TEMPO，实现在酸性OA微环境中降解释放Mg2+、Se和Mito-TEMPO。研究证实该材料能有效抑制炎症、清除ROS、促进巨噬细胞向抗炎M2表型极化，并在小鼠OA模型中显著缓解滑膜炎、骨赘形成和软骨降解。这项工作为OA治疗提供了通过免疫调节、ROS清除和线粒体保护的多功能治疗新策略。
骨关节炎（Osteoarthritis, OA）作为一种困扰全球数亿患者的慢性关节疾病，其病理过程远比我们想象的复杂。当关节软骨逐渐磨损，患者不仅承受着疼痛和活动受限的困扰，更面临着关节功能可能永久丧失的风险。传统的OA治疗往往侧重于症状缓解，却难以阻断疾病进展的恶性循环。近年来，科学研究逐渐揭示了OA背后更深层的机制：关节腔内免疫细胞的异常活化，特别是巨噬细胞的极化失衡，成为推动疾病发展的关键驱动力。
在OA的病理环境中，巨噬细胞通常呈现促炎的M1表型，释放大量炎症因子，进一步加剧软骨破坏。而这一过程与活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）的过度积累和线粒体功能紊乱密切相关。线粒体作为细胞的能量工厂，其功能障碍不仅导致能量危机，还会触发更严重的炎症反应。更棘手的是，OA关节腔呈现独特的酸性微环境，这为常规药物治疗带来了巨大挑战。如何精准调控巨噬细胞功能，同时解决ROS堆积和线粒体损伤，成为OA治疗领域亟待突破的瓶颈。
针对这一系列挑战，发表在《Advanced Composites and Hybrid Materials》上的研究提出了一种创新性的纳米治疗策略。研究人员巧妙设计了一种多功能纳米复合材料Se/LDH@PEG-M，该材料通过将硒（Selenium, Se）整合到镁铝层状双氢氧化物（MgAl-Layered Double Hydroxide, MgAl-LDH）中，并经聚乙二醇（PEGylation）修饰后负载线粒体靶向抗氧化剂Mito-TEMPO而成。
研究团队主要采用了以下关键技术方法：通过水热合成法制备硒掺杂的层状双氢氧化物纳米复合材料；利用表面PEG化修饰改善材料的生物相容性和稳定性；采用体外细胞模型评估材料对巨噬细胞极化的调控作用；建立小鼠手术诱导的OA模型进行体内疗效验证；通过Western blot、qPCR等技术分析相关信号通路变化。
材料表征与性能研究
研究人员首先成功合成了Se/LDH@PPG-M纳米复合材料，并证实其具有pH响应性降解特性。在酸性条件下，材料能够迅速降解，释放Mg2+、Se和Mito-TEMPO。这种特性使其能够特异性响应OA的酸性微环境，实现靶向药物释放。同时，该材料保留了硒纳米颗粒的谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione Peroxidase, GPX）样活性和抗氧化能力，为ROS清除提供了基础。
体外巨噬细胞调控研究
在细胞实验中，Se/LDH@PEG-M展现出卓越的免疫调节功能。与脂多糖（Lipopolysaccharide, LPS）诱导的炎症模型相比，该材料能有效抑制巨噬细胞向促炎M1表型极化，同时促进其向抗炎M2表型转化。机制研究表明，这一作用是通过抑制多条炎症通路、恢复氧化还原稳态以及增强线粒体氧化磷酸化和ATP产量实现的。特别值得注意的是，材料通过激活呼吸链复合物，显著改善了巨噬细胞的线粒体功能。
条件培养基对软骨细胞的影响
为了验证经Se/LDH@PEG-M处理的巨噬细胞对软骨细胞的影响，研究人员收集条件培养基进行共培养实验。结果显示，与LPS组相比，Se/LDH@PEG-M处理组的条件培养基显著减轻了软骨细胞凋亡、炎症反应和分解代谢。这表明通过调控巨噬细胞极化状态，能够间接保护软骨细胞，延缓OA进展。
体内治疗效果评估
在小鼠OA模型中，关节腔内注射Se/LDH@PEG-M取得了显著的治疗效果。与模型组相比，治疗组小鼠的滑膜炎症明显缓解，骨赘形成受到抑制，软骨降解程度显著减轻。组织学分析进一步证实了该材料对关节结构的保护作用。
本研究成功开发了一种多功能纳米复合材料Se/LDH@PEG-M，该材料通过同时靶向巨噬细胞免疫调节、ROS清除和线粒体保护，为OA治疗提供了新的思路。其pH响应特性使其能够智能响应OA病理性酸性微环境，实现精准药物释放。更重要的是，该策略突破了传统单一靶点治疗的局限性，通过多途径协同作用，有效阻断了OA发展的关键环节。这项研究不仅为OA治疗提供了有前景的候选方案，也为其他炎症相关疾病的治疗策略设计提供了重要参考。
