近日，華東理工大學材料科學與工程學院劉昌勝教授研究團隊在開發多功能納米顆粒用于系統性骨質疏松治療研究方面取得新進展。相關研究成果已經發表在國際權威期刊《ACS applied materials & interfaces》（IF=8.3、Q1期刊）上。

骨質疏松癥是一種代謝性疾病，其特征為骨量減少和微結構惡化，導致骨脆性增加和骨折風險上升。骨質疏松癥影響全身許多骨骼部位，包括手腕、臀部和脊柱，因此需要全身性治療來針對整個骨骼。從病理學角度看，原發性骨質疏松是由于骨吸收加速，超過了骨形成的速度。在臨床治療中，抑制破骨細胞活性和促進成骨細胞形成都是治療骨質疏松癥的典型方法，但現有藥物存在嚴重副作用、非靶向遞送和局部治療效果不佳等問題。因此，需要開發新的治療策略來改善骨質疏松癥治療中的骨靶向遞送，并增強全身性骨修復。

納米技術在骨質疏松治療中有所應用，如聚合物囊泡和納米載體被用于遞送抗骨質疏松藥物，但這些納米載體主要作為藥物遞送工具，其自身性質對骨細胞的影響尚不明確，且當前治療策略多為單向干預，僅專注于減少骨吸收或增加骨形成，而非同時調節骨重塑的兩個過程，限制了治療效果。

金屬 - 酚醛網絡（MPNs）是一類新興材料，具有高度模塊化和多種功能，可作為 pH 響應性藥物載體，整合金屬和酚類化合物的生物活性。然而，此前研究僅評估了 MPN 涂層植入支架對局部骨再生的影響，基于 MPN 納米顆粒（NPs）對骨重塑及相關全身性骨質疏松癥的研究尚未開展。

在本研究中，研究人員開發了一種基于MPNs的多功能納米顆粒（t-MPN NPs ），用于通過調節破骨細胞和成骨細胞來治療系統性骨質疏松癥。在骨質疏松微環境中，MPN納米顆粒降解并觸發釋放生物活性金屬（如鍶離子，Sr²⁺）以促進成骨，以及功能化酚類（如表沒食兒茶素沒食子酸酯，EGCG）以抑制破骨細胞形成。通過尾靜脈注射這些納米顆粒到卵巢切除小鼠模型中，顯著預防了股骨頭和椎體的骨小梁丟失，同時增加了骨小梁體積并減少了骨小梁分離。此外，研究還發現，這些MPN納米顆粒在體外能夠抑制破骨細胞激活，同時促進成骨分化和礦化。具體來說，Sr²⁺增強了成骨細胞分化的效果，而EGCG減少了激活的破骨細胞數量。當兩者結合時，Sr²⁺和EGCG對成骨細胞和破骨細胞產生了協同效應。更重要的是，體內結果表明，MPN納米顆粒通過抑制骨吸收有效地增加了去卵巢（OVX）小鼠的骨體積，特別是在股骨和椎體等不同骨骼區域。

總體而言，這項工作提供了一種探索MPN納米材料用于治療系統性骨質疏松癥及相關骨科疾病的新方法。研究結果表明，MPN納米顆粒在調節骨細胞活性、促進骨形成和抑制骨吸收方面具有顯著的潛力，為骨質疏松癥的治療提供了新的思路和策略。

文章中，利用博鷺騰AniView 多模式動物活體成像系統對t-MPN NPs 的體內分布和骨靶向能力進行了研究。結果表明，在相同劑量的熒光納米顆粒下，t-MPN NPs 在左右股骨處的平均熒光強度均強于 nt-MPN NPs，這表明在骨質疏松小鼠體內，t-MPN NPs 相較于 nt-MPN NPs 具有更好的骨親和力，能更有效地在骨組織中富集。此外，對注射納米顆粒 24 小時后的小鼠進行解剖，收集心臟、肝臟、脾臟、肺、腎臟和股骨等器官檢測熒光強度，結果顯示 t-MPN NPs 在骨質疏松骨中的沉積明顯優于 nt-MPN NPs，進一步證實了其良好的骨靶向性。
 

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DOI：http://doi.org/10.1021/acsami.4c18829