研究亮点
- 将透明质酸分子（HA）共价接枝在氧化石墨烯纳米片上，制备出了新型关节软骨润滑添加剂（HAGO）。
- 相较于临床药物HA，HAGO在天然软骨界面表现出优异的长效抗磨特性，同时表现出良好的抗氧化能力和生物相容性。
- 揭示了HAGO靶向天然软骨摩擦界面稳定成膜协同水合润滑的长效抗磨作用机制。
研究背景
骨关节炎是一种常见的退行性关节疾病，发病率和致残率呈逐年升高的态势，且患者逐渐趋于年轻化。在疾病早期有效抑制关节软骨的摩擦磨损是控制骨关节炎病程发展的有效手段。关节腔内注射润滑药物HA是临床上采取的主要治疗策略之一。现有研究表明，HA虽具有较好的弹流润滑特性，但其在边界润滑状态下软骨界面的润滑性能较弱，导致其不具有在软骨界面维持长效润滑和抑制磨损的功效。氧化石墨烯因其独特的结构稳定性和物理化学特性，在纳米医学领域受到了广泛关注。同时，摩擦学领域已探明，氧化石墨烯具有靶向摩擦界面形成稳定摩擦反应膜的能力。基于此，本研究将氧化石墨烯与HA结合，以期制备出能在关节软骨界面发挥稳定边界润滑特性的软骨润滑剂，为长效关节软骨润滑药物的开发提供新的研究思路。
研究思路
论文评价了HAGO作为软骨润滑添加剂的分散稳定性、抗氧化活性和生物相容性；系统考察了HAGO在牛关节软骨滑动界面的减摩和抗磨性能；通过对磨损表面的成分表征、结合密度泛函理论计算和分子动力学模拟，揭示了HAGO在软骨摩擦界面的长效抗磨机制。
主要结论
- HAGO中的氧化石墨烯能有效抑制接枝的HA分子间团聚，使得HA分子均匀稳定地分布在氧化石墨烯纳米片表面。
- HA润滑软骨界面时，HA分子在软骨摩擦界面的快速团聚不仅使其无法形成有效的摩擦保护膜，反而导致磷脂从软骨结构上脱落，造成严重的界面磨损。
- HAGO润滑软骨界面时，均匀分布在氧化石墨烯纳米片上的HA分子在二维平面上暴露出大面积的活性位点，可与软骨表面结构中的磷脂和胶原纤维分子同时形成氢键和范德华力，这使HAGO在摩擦过程中靶向吸附并牢固地结合在软骨表面，形成稳定的摩擦反应膜。
- HAGO在软骨摩擦界面形成的摩擦反应膜含有丰富的极性基团，可通过氢键吸附足够多的水分子，进一步形成稳定的水合润滑层，最终发挥长效的协同抗磨作用。
结语
HAGO较临床润滑药物HA表现出突出的长效抗磨性能优势，体现了其作为新型骨关节炎润滑药物的研究价值。后续，课题组将继续探究HAGO与磷脂、蛋白质和润滑素等体内滑液成分的协同润滑作用机制。
互动话题
多功效骨关节炎纳米药物的开发与应用
基于HAGO的优异摩擦学特性、抗氧化活性和生物相容性，能否将其作为纳米药物载体，开发出能在软骨界面发挥润滑协同抗炎的多功效骨关节炎纳米药物？
文章信息
文章题目：Hyaluronic acid covalently grafted graphene oxide stably targets the natural cartilage friction interface for achieving long-term wear resistance
第一作者和单位
袁子吉，安徽中医药大学药学院
通讯作者和单位
吴波，安徽中医药大学药学院
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.wear.2025.206156
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