痛風(fēng)是人體內(nèi)尿酸結(jié)晶堆積引發(fā)的劇烈關(guān)節(jié)炎癥，傳統(tǒng)藥物治療雖能降解尿酸緩解癥狀，卻像“滅火器”只能撲滅明火，無法清除隱患，尿酸降解后產(chǎn)生的過氧化氫長期損傷關(guān)節(jié)，甚至引發(fā)心血管疾病。

針對這一難題，南方醫(yī)科大學(xué)今日發(fā)布新聞稿稱，該校藥學(xué)院涂盈鋒教授團(tuán)隊在 Nature Communications 發(fā)表了題為“Gout management using uricase and sodium citrate hollow mesoporous nanomotors”的研究論文。

該研究構(gòu)建了一種負(fù)載有檸檬酸鈉和尿酸酶的中空介孔二氧化硅“納米馬達(dá)”，作為可移動的能量轉(zhuǎn)換器件，用于痛風(fēng)安全高效的主動治療，也成為全球首個利用二氧化硅“納米馬達(dá)”開展痛風(fēng)主動治療的研究。

在摸索研究中，涂盈鋒團(tuán)隊成員偶然注意到蜜蜂采蜜時會釋放信息素引導(dǎo)同伴，形成高效的“群體作業(yè)”。這啟發(fā)了團(tuán)隊有了“納米蜂群”的大膽設(shè)想，能否設(shè)計一種能在人體關(guān)節(jié)內(nèi)自主運(yùn)動的納米顆粒，攜帶人體匱乏的降解尿酸的酶，像一只只小蜜蜂一樣，在關(guān)節(jié)內(nèi)自主協(xié)作，精準(zhǔn)“圍攻”尿酸結(jié)晶？

于是，可負(fù)載檸檬酸鈉和尿酸酶的中空介孔二氧化硅“自驅(qū)動納米馬達(dá)”的概念誕生了，它就像一臺微型機(jī)器人，在人體關(guān)節(jié)腔內(nèi)一邊“吃掉”尿酸，一邊將有害的降解產(chǎn)物過氧化氫轉(zhuǎn)化為無害的水和氧氣，形成自給自足的“能量循環(huán)鏈”。

“納米馬達(dá)”自主運(yùn)動的核心是硅殼的不對稱孔洞，但因為初期合成的孔洞要么太大（>150 nm），顆粒易碎裂，要么太小（<50 nm），離子梯度推力不足。團(tuán)隊反復(fù)嘗試不同配比的溶膠-凝膠反應(yīng)，最終將孔徑穩(wěn)定在 85.8 ± 21.3 nm，這相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的千分之一。

最初研發(fā)的“納米馬達(dá)”像無頭蒼蠅般，只能隨機(jī)移動（布朗運(yùn)動），效率極低。團(tuán)隊研究發(fā)現(xiàn)尿酸降解會產(chǎn)生離子梯度，就像火箭噴射氣體產(chǎn)生推力一樣。利用這一原理，團(tuán)隊在納米顆粒表面“鑿”出一個不對稱的孔洞（類似火箭尾噴口），讓納米顆粒能像賽車一樣自主加速，使其運(yùn)動速度提升了近 3 倍。由于納米顆粒表面孔洞的大小和位置需精確到納米級，為實現(xiàn)其穩(wěn)定量產(chǎn)，團(tuán)隊還反復(fù)嘗試了上百種硅殼合成工藝，最終通過“一步法”化學(xué)合成實現(xiàn)了目標(biāo)。

 研發(fā)的“納米馬達(dá)”導(dǎo)圖

尿酸酶非常脆弱，如何防止高溫、酸性、蛋白酶隨時可能對尿酸酶的摧毀？團(tuán)隊為“納米馬達(dá)”特別設(shè)計穿上了“硅殼鎧甲”，通過表面氨基包裹，來修飾固定酶分子。通過實驗發(fā)現(xiàn)，包裹后的尿酸酶在 70℃高溫下仍保留 46% 活性，抵御蛋白酶的能力提升了 2.5 倍。

目前，負(fù)載檸檬酸鈉和尿酸酶的“納米馬達(dá)”在動物實驗?zāi)Ｐ椭幸颜宫F(xiàn)卓越療效，關(guān)節(jié)損傷修復(fù)率超 90%，且無副作用。

下一步，團(tuán)隊將推進(jìn)臨床試驗，通過將“納米馬達(dá)”注射進(jìn)人體關(guān)節(jié)腔，在 5 年內(nèi)實現(xiàn)痛風(fēng)患者“一針治療”的目標(biāo)。從更長遠(yuǎn)看，“納米馬達(dá)”的技術(shù)還可拓展至其他代謝性疾病，例如運(yùn)用葡萄糖驅(qū)動的“納米馬達(dá)”治療糖尿病，或用膽固醇降解酶對抗動脈粥樣硬化。

IT之家附論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-56100-9