图1. 文献封面截图

研究材料与方法

赛业OriCell^®骨髓间充质干细胞成软骨诱导分化试剂盒（多用型，货号GUXMX-90041），赛业OriCell^®胎儿骨髓间充质干细胞（BMSC，货号HUXMF-01001），赛业OriCell^®特级胎牛血清（货号FBSAD-01011），人软骨细胞C28/I2，RAW264.7小鼠巨噬细胞，大鼠骨软骨缺损模型等。

• 体外实验：研究了NH@K纳米酶对BMSC和软骨细胞的增殖、迁移，BMSC成软骨分化的影响，探究了NH@K纳米酶清除ROS，保护线粒体，调节cGAS-STING通路，抗衰老的功能，以及对巨噬细胞极化的影响。

• 体内实验：使用动物模型评估HAMA-NH@K水凝胶对修复骨软骨缺损的作用。

 

图2. 研究示意图

NH₂-HMPB纳米酶呈单分散空心介孔结构，粒径约180nm，晶格间距对应普鲁士蓝特征晶面，氨基修饰通过红外光谱和XPS验证。电子顺磁共振（EPR）显示，纳米酶可显著降低羟基自由基（・OH）、单线态氧(1O₂）和超氧阴离子（O²-）水平，效果呈时间依赖性。氨基化修饰增强了纳米酶与HAMA的静电作用，提高水凝胶的压缩模量和储能模量，同时保持可注射性和光交联能力。

图3. NH@K纳米酶的制备及特性

NH@K处理后，425个基因差异表达，其中349个下调（如促炎因子TNF-α、IL-1β、MMPs），76个上调（如软骨基质相关基因）。涉及ROS代谢、炎症调控（NF-κB、TNF信号）、软骨生成（细胞外基质组织、透明质酸合成）及STING通路抑制。纳米酶调控细胞氧化还原稳态，抑制胶原降解和炎症通路，提示其多机制促进软骨修复。

图4. 利用RNA测序测试NH@K纳米酶

在高ROS环境（Rosup诱导）中，NH@K显著恢复C28/I2细胞和BMSCs的增殖、迁移能力，减少细胞死亡。

图5. NH@K纳米酶对细胞增殖和迁移的影响

软骨球染色显示，NH@K组II型胶原（COLII）和聚集蛋白聚糖（ACAN）表达最高，qRT-PCR证实软骨生成基因（SOX9、BMP6）上调，降解基因（MMPs、ADAMTS5）下调。

图6. NH@K纳米酶对软骨分化的影响

DCFH-DA荧光显示，NH@K显著降低细胞内ROS水平，上调抗氧化酶（SOD2、SOD3、CAT、GPX1）mRNA表达。

图7. NH@K纳米酶的抗氧化能力

JC-10染色和流式细胞术显示，NH@K逆转Rosup诱导的线粒体膜电位下降，抑制线粒体通透性转换孔（mPTP）开放，减少mtDNA释放。免疫荧光和Western blot显示，NH@K抑制STING磷酸化，阻断cGAS-STING炎症信号激活。

图8. NH@K纳米酶对线粒体保护和对STING的抑制

SA-β-半乳糖苷酶染色和γ-H2AX荧光显示，NH@K减少Rosup诱导的细胞衰老，下调p16、p21、p53等衰老相关基因。透射电镜显示，NH@K改善Rosup导致的线粒体肿胀和嵴溶解，恢复正常结构。

图9. NH@K纳米酶的抗衰老作用

免疫荧光和流式细胞术显示，NH@K抑制M1型巨噬细胞（iNOS⁺/CD86⁺）极化，促进M2型（CD206⁺）极化，下调促炎因子（TNF-α、IL-1β），上调抗炎因子（IL-10、IL-13）。

图10. 体外NH@K纳米酶对巨噬细胞极化的调控

大鼠软骨缺损模型中，HAMA-NH@K组的SafraninO/甲苯胺蓝染色强度最高，COLII和ACAN表达显著增加，证实其促进透明软骨再生的能力。

图11. HAMA-NH@K在大鼠软骨缺损模型中的软骨再生效果

原文检索：

[1] Kartogenin-Loaded Aminated Hollow Mesoporous Prussian Blue Nanozyme-Reinforced Hydrogel Remodels the Senescent Microenvironment via Reactive Oxygen Species Scavenging and Stimulator of Interferon Genes Inhibition to Promote Cartilage Regeneration. Small Structures, (2025)  https://doi.org/10.1002/sstr.202400592