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理大首创高效骨关节炎标靶镇痛诊疗纳米技术面世!

日期:2021/10/14 15:38:41 阅读:188
骨关节炎是关节的一种高度致残退行性疾病,据权威医学杂志《柳叶刀》(The Lancet)骨关节炎专家组估算,全球共有超过五亿人受骨关节炎影响。世界卫生组织预计,随着人口老龄化和肥胖患者增加等情况,骨关节炎的患病率会继续攀升。

骨关节炎的治疗目标包括缓解疼痛、改善关节功能等。然而,目前的镇痛药物并非靶向,部分药物更有明显的副作用,而全膝关节置换手术更是费用不菲、轮候公立医院进行手术也耗时较长,寻找新的骨关节炎治疗方案成为了研究人员探索的议题。


有鉴于此,理大团队开创先河,将标靶治疗癌症的概念引入治疗骨关节炎疼痛,研发高效骨关节炎标靶镇痛诊疗纳米技术,通过纳米粒子光声成像引导技术,锁定引发骨关节炎疼痛的蛋白质并实施光热疗法


理大生物医学工程学系杨莫教授(左二)、温春毅博士 (右二)率领团队研发高效骨关节炎标靶镇痛诊疗纳米技术


这种创新的骨关节炎标靶镇痛诊疗技术采用以黄金纳米棒制成的标靶纳米探针,探针表面涂有二硫化钼纳米片涂层,并结合了针对神经生长因子(NGF)的抗体。NGF是引发疼痛的蛋白质,载有其抗体的标靶纳米探针能以主动和被动的方式锁定产生骨关节炎疼痛的区域;与此同时,抗体将探针直接绑定NGF分子,利用光热疗法,将照射患处的近红外光激光转化为热量、破坏NGF分子,从而起到舒缓疼痛的效果。


研究负责人之一、理大生物医学工程学系副系主任杨莫教授表示,这是首次使用纳米技术将标靶光热治疗概念引进医治骨关节炎疼痛。小鼠实验结果显示标靶光热治疗的镇痛效果令人满意,并有效改善患处的运动功能。

杨教授说:“现有的药物一般只能镇痛数小时,本次研究显示纳米标靶治疗可以维持数以日计的镇痛效果,为临床转化提供了良好前景。”在小鼠模型实验中,基于该纳米探针的光热治疗产生的镇痛效果能维持三至四天。

理大生物医学工程学系副教授温春毅博士是该项研究的另一位负责人,他表示,结合抗体的纳米探针和光热治疗双管齐下,能够更有效地降低关节组织的NGF水平,并且不会对患处周围的软组织和骨骼造成损伤。

温博士说:“在以往的抗神经生长因子疗法临床实验中,一个主要问题是使用高剂量NGF抗体会加剧关节病变。为解决这个难题,我们研发出使用标靶诊断治疗同步技术去锁定并消除NGF,从而将所需的NGF抗体剂量降至最低。”他介绍,使用理大团队研发的技术,只需过往临床实验使用剂量的百分之一,已可以达到控制骨关节炎疼痛的效果。


杨莫教授(左)及温春毅博士 (右)表示,这是首次使用纳米技术将标靶光热治疗概念引进医治骨关节炎疼痛



目前,骨关节炎的诊断主要依靠身体检查,并可能辅以X光、磁共振成像扫描和关节镜检查。而理大研发的技术则带来了一种创新且准确的诊断方法——疼痛成像。该方法的原理是利用光声成像追踪已锁定痛原的纳米探针。光声成像是一种新的无创成像方式,既有光学成像的高对比度和良好的特异性,又有超声成像的高分辨率和穿透深度。

在挑选纳米探针材料时,研究团队采用具良好光热特性的黄金纳米棒和优良生物相容性的二硫化钼涂层。同时,二硫化钼在导热和水溶性都有良好表现,并且对近红外光有高吸光度。这些特性使二硫化钼成为优质的光声成像造影剂,并能进一步提升纳米探针的光热治疗表现。


NGF靶向纳米探针样本及其制备流程


温春毅博士说:“如果理大研发的分子诊断治疗同步技术能获批临床应用,有望帮助骨关节炎患者将接受昂贵手术的时间延后多年,并能大幅提高他们的生活质量。”

该研究成果已发表于美国化学学会出版的国际重要期刊《ACS Nano》,并获《自然》旗下的《Nature Reviews Rheumatology》报道。