暨南大學研究團隊設計出新型黃芩苷基水凝膠

暨南大學教授邢飛躍/查振剛/張還添團隊研究設計的新型黃芩苷基功能型水凝膠，可以通過Yes關聯蛋白1（YAP1）信號通路調控成纖維樣滑膜細胞的糖酵解代謝，影響巨噬細胞極化，而減輕骨關節炎疼痛，并延緩疾病進展。1月22日，相關成果發表于《先進科學》（Advanced Science）。

“該研究為骨關節炎的中醫藥治療提供了新的思路及策略。”論文最后通訊作者、暨南大學附屬第一醫院教授張還添向《中國科學報》表示，他們通過巧妙的化學合成設計，將天然活性小分子通過酯基與功能性單體相結合，進行可逆加成-斷裂鏈轉移聚合，摻入席夫堿水凝膠，得到動態可逆的網絡結構，該水凝膠表現出優異的機械性能和自修復性能。

黃芩苷水凝膠的制備策略及其治療骨關節炎的作用研究。研究團隊供圖

中藥有效成分可預防骨關節炎

骨關節炎是一種與年齡、肥胖及外傷相關的慢性退行性關節疾病，主要影響老年人，嚴重者可能導致肢體功能障礙，帶來精神及經濟負擔。目前，傳統的治療策略主要集中在緩解疼痛，無法實現軟骨再生或完全根治。

據文獻報道，多種中藥有效成分可用于預防和治療骨關節炎，例如當歸多糖、黃芪甲苷、青藤堿等有助于緩解骨關節炎。然而，中藥相關研究缺少清晰的分子靶點和機制闡述，存在一定的局限性。因此，明確中藥的作用途徑對其應用及傳播十分關鍵。

黃芩是經典中藥，本草記載始見于《神農本草經》：“味苦平。主諸熱黃疽，腸澼，泄利，逐水，下血閉，（治）惡瘡，疽蝕，火瘍”，描述的主治為清熱燥濕、瀉火解毒的功效。黃芩的歷代藥用部位均為根，黃芩苷則是提取自干燥根部的一類主要黃酮類化合物。

“黃芩苷的小分子結構，導致體內代謝快，生物利用率低，因此嘗試將其與大分子融合，是改善其不足的突破點。”論文第一作者、暨南大學附屬第一醫院博士后楊億立表示。

最新研究中，研究團隊通過酯化反應和可逆加成-斷裂鏈轉移聚合反應成功將黃芩苷融入大分子，后將其聚合物化學修飾至改性明膠，與氧化硫酸軟骨素經席夫堿反應結合，制備具有抗炎活性的新型功能水凝膠。改水凝膠能顯著減輕骨關節炎疼痛；通過細胞間的相互作用影響巨噬細胞極化，具有較好的生物醫藥應用前景。

“這種創新的生物材料為骨關節炎的臨床治療提供了極具潛力的新策略，有望改善患者的生活質量。”澳門科技大學中藥質量研究國家重點實驗室助理主任黃錦偉表示，由查振剛/張還添，以及澳門醫學科技研究協會理事長譚文成組成的研究團隊在骨關節炎治療領域取得了重大突破。他們巧妙地將中藥活性分子黃芩苷與功能性聚合物結合，開發出新型水凝膠，展現出卓越的抗炎、潤滑關節及軟骨保護效果。

新型水凝膠減輕骨關節炎疼痛

作為治療骨關節炎的潛在醫用材料，新型黃芩苷水凝膠的機械性能和前體的天然高分子組分可為關節軟骨提供潤滑性能和營養補給。同時，這個方案能夠延長黃芩苷在關節腔內的停留時間，有助于攻克現階段黃芩苷在體內代謝快和生物利用率低的難點。

基于團隊的前期研究，YAP1的表達水平在骨關節炎中顯著增加，對于成纖維樣滑膜細胞-巨噬細胞相互作用驅動滑膜炎癥至關重要。進一步，團隊推測黃芩苷可能是通過YAP1信號通路發揮作用，并采用網絡藥理學和分子生物學等多種手段進行驗證。同時采用前交叉韌帶橫斷手術構建骨關節炎模型小鼠。

研究表明，該水凝膠具有較好的生物相容性，治療后骨關節炎小鼠異常步態減輕，TRPA1的表達顯著下降，即具有緩解骨關節炎疼痛的作用。在組織切片中觀察到，水凝膠治療組YAP1/GLUT1的表達量減少，滑膜增生減輕，炎癥因子[如白細胞介素1β（IL-1β）、IL-6和IL-8]的表達下調，顯示出理想的骨關節炎治療效果。此外，研究表明該水凝膠能夠影響巨噬細胞極化，即減少iNOS（M1標志物）的表達，增加CD206（M2標志物）的表達。關于黃芩苷基水凝膠治療骨關節炎的深入機制研究，有待下一步聚焦基因敲除鼠模型的實驗結果。

“天然活性小分子在骨關節炎模型關節腔內的緩慢釋放，以提高其體內滯留時間，這是黃芩苷與大分子結合的一次創新性嘗試，為中藥小分子的研究及現代化提供了新思路及范式。”張還添表示，該研究工作為骨關節炎治療提供新策略，對于開發新型骨關節炎醫用材料意義重大。

生物活性分子與成藥性優化全國重點實驗室主任葉文才指出，該工作創新性較高，通過巧妙化學設計改造中藥活性小分子，并證實其在防治退行性關節疾病如骨關節炎中的作用，充分發揮了交叉學科的優勢，為臨床相關疾病的研究提供了新思路，是一項很有意義的工作。

相關論文信息：https://doi.org/10.1002/advs.202410951