膝关节骨关节炎（OA）是全球最常见的关节疾病之一，疼痛为其主要症状，严重影响患者生活质量。膝动脉栓塞术（GAE）为约20%处于“治疗缺口”的患者提供了新的治疗选择——这类患者对保守治疗反应不佳，却又不适宜接受全膝关节置换术。透明质酸（HA）因其良好的生物相容性、可降解性和低免疫原性，成为开发GAE栓塞剂的理想材料。加之HA已获FDA批准用于关节内注射，进一步降低了其临床转化门槛。然而，仅通过调节交联剂浓度难以同时优化微球的粒径、力学性能与降解时间，这是目前HA微球走向应用的关键瓶颈。

近期，加拿大多伦多大学研究团队通过引入柠檬酸钠处理技术，在交联前调控HA链的排列与相互作用，成功制备出粒径适宜、力学强度增强且降解时间可调的HA微球。该微球在体外实验中表现出良好的栓塞稳定性和细胞相容性，为GAE提供了一种极具潜力的可降解栓塞剂选项。相关研究以“Biodegradable sodium citrate-treated hyaluronic acid microspheres for genicular artery embolization”为题目，发表在期刊《Acta Biomaterialia》上。

本文要点：

1、该研究聚焦膝骨关节炎（OA）治疗，针对现有膝动脉栓塞术（GAE）用栓塞剂存在的非降解性、形状不佳等问题，研发了一种基于透明质酸（HA）的生物可降解微球栓塞剂。

2、通过乳液交联技术，结合柠檬酸钠（Cit）处理，制备出不同柠檬酸钠浓度（0-20% w/v）的BDDE交联HA微球（HACit-0至HACit-20）。

3、优化后的HACit-10微球（10%Cit处理）具有理想特性：粒径在75-300 μm（平均151±53 μm），符合GAE需求；机械强度增强，能稳定阻塞微通道；体外降解时间约56±4 h，契合临时栓塞的治疗窗口；经NMR验证柠檬酸钠完全去除，仅含FDA批准的BDDE交联HA；对人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和人真皮成纤维细胞（HDFs）具有良好细胞相容性，且注射性佳、无导管堵塞风险。

4、该微球克服了现有栓塞剂的诸多局限，为GAE提供了安全有效的新型临时栓塞剂，有望改善OA患者的治疗效果与生活质量。

在HA微球制备中，柠檬酸钠（Cit）作为盐处理剂，核心作用是调控HA微球的物理与功能特性，而非直接参与交联。

Cit加入HA预凝胶溶液后，通过影响HA链的构象与链间相互作用，增加交联密度并使HA链排列更致密，进而实现三方面调控：① 粒径轻微减小（从 195±55 μm 降至 151±53 μm）；② 溶胀比显著降低（从 24.3±3.5 降至 7.4±0.1），结构更致密；③ 降解时间延长（从 33±3 h 至 56±4 h）、机械强度提升，且这些特性经BDDE化学交联后稳定锁定，Cit最终通过洗涤完全去除，不残留于成品微球中。

图1.（a）膝动脉栓塞术（GAE）通过微导管递送栓塞剂，选择性阻塞异常新生血管。（b）栓塞剂需具备特定机械强度以确保稳定阻塞。机械强度不足的微球（如普通透明质酸微球）质地过软，无法抵抗血压和剪切力，易发生显著变形，导致无法稳定阻塞或出现脱靶栓塞；而经盐处理的透明质酸微球等质地更坚硬的微球可避免该问题。（c）通过乳液交联法制备 HACit 微球。

图2.（a）HACit 微球的粒径分布。插图为代表性光学显微镜图像（比例尺：200 µm）。（b）HACit 微球的平均直径，每组至少测量 600 个微球。（c）5 个独立批次 HACit-10 微球的形态和平均粒径，体现批次一致性（比例尺：200 µm），每批至少测量 800 个微球。（d-f）BDDE 浓度对 HACit-10 微球形态和粒径分布的影响（比例尺：300 µm）。（g）不同 BDDE 浓度制备的 HACit-10 微球平均粒径，每组至少测量 800 个颗粒。柱状图数据以 “平均值 ± 标准差” 表示，**p<0.01。

图3.（a）游离柠檬酸钠（Cit）、游离 1,4 - 丁二醇二缩水甘油醚（BDDE）及 HACit-10 微球在氘代水（D₂O）中的核磁共振（¹H-NMR）光谱。（b）HACit 微球在 37℃ PBS 中达到平衡溶胀后的含水量。（c）HACit 微球在 37℃ PBS 中达到平衡溶胀后的溶胀比。（d）HACit 微球与牛血浆在 37℃孵育后的凝血时间。柱状图数据以 “平均值 ± 标准差” 表示，N=3，**p<0.01，****p<0.0001。

图4.（a）Y 形微通道设计示意图。（b-g）多次注射 0.2 mL HACit-0（b-d）或 HACit-10（e-g）后，微球在 Y 形 PDMS 微通道瓶颈处的动态变化时序图。红色箭头指示流动方向，星号标记微球位置。（h）HACit-10 微球的力-位移数据，每条实线代表一次实验，虚线旁数值为根据公式（3）计算的弹性模量 E。（i）HACit-0 和 HACit-10 微球在 7 U/mL 透明质酸酶作用下的体外降解行为。数据以 “平均值 ± 标准差” 表示，N=3。

图5. 通过间接 MTT 法评估细胞存活率：人脐静脉内皮细胞（HUVECs）（a、b）和人真皮成纤维细胞（HDFs）（c、d）分别经浸提液处理 1 天（a、c）或 3 天（b、d）。浸提液制备方式为：将 HACit-10 微球按不同浓度（0.5、1、2、4、8 mg/mL，干重）在含或不含透明质酸酶（E + 表示含酶，E - 表示不含酶）的完全培养基中孵育 1 天或 5 天。阴性对照为未处理细胞（存活率 100%），阳性对照为经 20% 二甲基亚砜（DMSO）处理的细胞（全部死亡，存活率 0%）。数据以 “平均值 ± 标准差” 表示，N=6，*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001，****p<0.0001。

图6.（a）人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和人真皮成纤维细胞（HDFs）与 HACit-10 微球共培养 1 天或 3 天的明场（BF）和荧光图像。不含透明质酸酶时，微球保持完整；含透明质酸酶时，微球完全降解。HUVECs 用荧光素二乙酸酯（FDA，绿色，标记活细胞）和碘化丙啶（PI，红色，标记死细胞）染色；表达绿色荧光蛋白（GFP，绿色）的 HDFs 额外用 PI（红色）和 4',6 - 二脒基 - 2 - 苯基吲哚（DAPI，蓝色）染色以精准计数单个细胞。（b、c）基于活/死染色的 HUVECs（b）和 HDFs（c）存活率定量分析。柱状图数据以 “平均值 ± 标准差” 表示，N=3。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.actbio.2026.01.003

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