来自美国的研究人员近日开发出一种新的高分子材料，它能够帮助修复受损的关节软骨，有望为骨关节炎患者带来福音。
关节软骨中存在着一种名为糖胺聚糖的大分子物质，它能够与水分子结合，帮助关节承担负荷，抵抗磨损。在骨关节炎患者中，软骨中的糖胺聚糖含量减少，关节软骨承受负荷能力下降，因此患者会经常感到疼痛。
波士顿大学的化学家和生物医学工程师Mark W. Grinstaff带领的团队发明了一种方法，能够在受损的软骨内部建立互穿双网络杂化水凝胶，达到修复受损软骨的目的。这并不是第一次使用聚合物和水凝胶来强化组织，但之前的工作只是在组织表面发挥作用，而这一方法将聚合物水凝胶网络贯穿于组织内部。（A Tissue-Penetrating Double Network Restores the Mechanical Properties of Degenerated Articular Cartilage. Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201511767）。
他们选用牛的软骨作为实验对象，用2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱（2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine）、乙二醇二甲基丙烯酸酯（ethylene glycol dimethacrylate）和光引发剂的混合物浸泡牛软骨，随后他们通过光纤使用绿色激光进行照射，触发光引发剂，启动整个组织内部的交联聚合反应。
这个水凝胶穿插在原有的糖胺聚糖的网络中，对后者起到了支撑作用。体外实验表明，受损的关节软骨在经过这种处理后，抗负荷和耐磨损的能力恢复到健康的关节软骨的水平，表明这种新材料确实能够对已经发生退行性病变的软骨起到增强作用。
左：正常的关节软骨中存在大量糖胺聚糖，通过结合水分子来抵抗外力负荷；中：骨关节炎患者关节软骨发生退行性病变，糖胺聚糖的含量下降；右：通过添加合成的高分子材料，已发送退行性病变的关节软骨的性能可以得到恢复 （图片引自原报道）
目前这项研究还仅限于体外实验，如果真正应用于临床，研究人员仍然需要解决很多问题。例如目前研究人员使用绿光来引起聚合反应，但绿光对组织细胞的穿透能力较差，因此研究人员需要对这一材料体系进一步改进。
根据生物谷 X-mol 整理编辑
摘要速递：
A Tissue-Penetrating Double Network Restores the Mechanical Properties of Degenerated Articular Cartilage
Angew. Chem.
doi: 10.1002/anie.201511767
Epub 2016 Mar 2
Incorporation of an interpenetrating polymer network into an existing single polymer network enables augmentation of the original substrate's mechanical properties, and translation of this concept from purely synthetic materials to natural-synthetic hybrid systems provides the opportunity to reinforce mechanical properties of bulk biological substrates. In many disease states, the mechanical properties of bodily tissues deteriorate rendering them prone to further material failure. Herein, a tissue-supplementing technique is described in which an interpenetrating biomimetic hydrogel is polymerized in situ throughout cartilage tissue. The treatment restores the inferior compressive properties of osteoarthritic cartilage to that of healthy cartilage, preferentially localizing to weaker regions of tissue. Furthermore, the treatment technique preserves cartilage under harsh articulation conditions, showing promise as a materials-based treatment for early-stage osteoarthritis.
————来源：高分子科学前沿
