J. Control. Release | 多功能纳米酶水凝胶声动力催化协同免疫调节

近日，来自浙江大学医学院附属第二医院骨科齐义营、徐建斌和浙江大学王玮教授的研究团队成功构建了一种巨噬细胞膜伪装的超声响应型水凝胶（MIL-101(Fe)@ZnO@MM + PFO + Gel），用于耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）诱导的骨髓炎治疗。这项研究巧妙地将声动力催化、氧递送与免疫调节三大功能集于一体，为难治性骨髓炎提供了全新的综合治疗策略。该工作以“Sonocatalytic Multifunctional Hydrogel In-situ Remodels the Infectious Microenvironment for Eradicating Refractory Osteomyelitis”为题目发表在《Journal of Controlled Release》上。

骨髓炎，尤其是耐药菌引发的慢性骨髓炎，一直是临床治疗的"硬骨头"。MRSA等病原菌在感染骨组织后会形成致密的生物膜。这种由多糖、蛋白质和DNA构成的物理屏障，阻碍抗生素渗透，使细菌进入休眠状态，从而产生极强的耐药性。而且，持续的感染会诱发不可控的炎症反应：大量分泌的促炎细胞因子（如TNF-α、IL-1β）一方面激活破骨细胞，导致骨质溶解破坏；另一方面抑制成骨细胞活性，使骨修复陷入停滞。同时，局部血供受损导致的缺氧环境，进一步加剧了炎症与骨破坏的恶性循环。

该研究团队设计的MIL-101(Fe)@ZnO@MM + PFO + Ge水凝胶采用精妙的三层结构：

1.核心层：MIL-101(Fe)@ZnO纳米花

MIL-101(Fe)作为金属有机框架核心，ZnO纳米花均匀生长于其表面，提供高效类过氧化物酶活性，在超声激发下可产生大量活性氧，高效杀灭细菌。

2.功能层：载氧全氟化碳（PFO）

液化的PFO填充于纳米花空隙中，作为“氧仓库”，在超声触发下释放氧气，有效缓解感染部位的缺氧微环境，改善氧合水平，增强声动力疗效的同时为后续骨修复和血管形成创造条件。

3.外壳层：巨噬细胞膜与四季铵盐交联网络

巨噬细胞膜与四季铵盐点击成胶，提高了材料的生物相容性的同时，赋予其主动靶向炎症部位的能力；四季铵盐骨架表面带的正电荷，可有效穿透带负电的生物膜屏障，二者协同实现“精准定位”与“免疫调节”双重功能。

当水凝胶被局部注射至感染部位后，巨噬细胞膜上的黏附分子和趋化因子受体引导纳米颗粒主动富集于炎症部位，季铵盐骨架协助穿透生物膜物理屏障，为后续治疗打开通道。在超声照射下，MIL-101(Fe)@ZnO纳米花通过类过氧化物酶效应催化内源性H₂O₂生成大量活性氧，快速杀灭MRSA并破坏生物膜结构。同时，超声引发PFO液化释放氧气，改善局部缺氧，进一步增强声动力疗效。巨噬细胞膜持续“吸附”并中和病灶中过量的促炎细胞因子，将微环境从“促炎破坏”导向“促修复”状态。降解过程中释放的Zn²⁺离子不仅具有抗菌活性，还能激活成骨相关信号通路，主动促进血管生成和骨再生。该水凝胶在体外验证和大鼠MRSA诱导胫骨骨髓炎模型中皆展现出优异的治疗结果。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168365926000878?via%3Dihub=