天津大学医学部药学院实验室里，李楠教授团队正忙碌地进行新型水凝胶的流变学测试。这种看似普通的凝胶材料，因独特的流线型结构设计，成功解决了可注射水凝胶领域长期存在的矛盾难题——如何在保证材料易注射性的同时，提供足够的力学支撑。
医疗困局：被磨损的关节，被限制的治疗
骨关节炎被称为“不死的癌症”，全球约6亿患者承受着关节疼痛、僵硬和功能障碍的折磨。在传统治疗中，药物只能缓解症状，无法实现软骨再生；手术治疗则创伤大且风险高。
细胞外基质稳态失调是骨关节炎发展的核心机制，当分解代谢与合成代谢失衡，软骨细胞外基质会逐渐降解，最终导致关节功能丧失。“现有疗法都未能解决根本问题——如何精准调控关节腔内的微环境，促进软骨组织再生。”
李楠教授在介绍研究背景时指出：传统可注射水凝胶在应用中面临双重困境：球形载体结构虽易于流动，却牺牲了力学支撑性能；而增强力学性能又会导致注射阻力增大，难以通过细针头注入关节腔。
流线型结构的双重突破
李楠团队创造性地将氧化锌（ZnO）材料设计为流线型结构，而非传统球形结构。这一设计灵感源于流体力学的经典理论——流线型能显著降低流体阻力。“与传统球形结构相比，流线型氧化锌结构赋予了水凝胶高储能模量和低流动粘度的协同优势。”李楠教授在介绍这项技术突破时强调，这一创新让材料在注射时如液体般顺畅，进入体内后又如固体般坚韧。
该水凝胶还具备基质金属蛋白酶响应特性，能智能感知病变部位的酶活性变化。更关键的是，团队在载体中搭载了miR-17-5p基因药物，实现对细胞外基质稳态的双向精准调控。动物实验结果显示，注射该水凝胶后，模型大鼠的软骨缺损得到显著修复，新生软骨组织表现出接近正常软骨的力学性能和组织结构特征。
从材料学到基因疗法的多重突破
这项研究首次将流线型设计引入水凝胶领域，解决了可注射材料领域长期存在的矛盾。实验数据显示，流线型结构使注射阻力降低40%以上，而植入后的支撑强度提高2倍以上，基因递送效率提升是另一重大突破。流线型载体显著提高了miRNA的转染效率，为基因治疗提供了更精准的递送工具。
“这种设计不仅减少注射过程中的能量损耗，提升凝胶流动性，还能大幅增强水凝胶在组织缺陷部位的支撑能力，为长期治疗效果和结构完整性提供了保障。”李楠教授解释道。
在组织工程领域，这种智能响应型水凝胶为多种组织再生提供了新平台；在药物递送领域，其高效基因递送能力为精准医疗开辟了新路径。
全球6亿骨关节炎患者等待的不仅是疼痛缓解，更是软骨再生的可能。这种融合材料力学与基因疗法的创新技术，正在让不可能变为可能。水凝胶的流线，终将汇入人类对抗骨关节炎的洪流。
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