痛風治療困局如何破？納米馬達“吃”掉尿酸結晶

　　近日，南方醫科大學藥學院教授涂盈鋒團隊從蜜蜂的群體協作中獲得靈感，研究構建了“裝”有檸檬酸鈉和尿酸酶的二氧化硅“納米馬達”，這顆直徑僅200納米的“微型機器人”，不僅能像蜜蜂般在關節液中自主巡航，更可以在關節腔內“吃”掉尿酸結晶。相關成果發表于《自然-通訊》。

　　“這是全球首個用于痛風主動治療的可移動能量轉換器件。”論文通訊作者涂盈鋒對《中國科學報》表示，目前，負載檸檬酸鈉和尿酸酶的“納米馬達”在動物實驗模型中已展現卓越療效，關節損傷修復率超90%，且無明顯副作用。

　　深入骨髓的8000萬人之痛

　　“每次發作就像無數玻璃渣在關節里攪動”，這是多數痛風患者的共同噩夢。

　　痛風，這一由尿酸結晶在關節處堆積引發的“帝王病”，如今正以迅猛之勢席卷全球，超8000萬患者深陷其害。

　　傳統痛風治療如同用掃帚清理火山灰：非甾體抗炎藥與秋水仙堿雖能撲滅急性發作的“火焰”，卻無法阻止尿酸結晶持續堆積；別嘌醇等降尿酸藥物更因超敏反應風險，讓超三成患者被迫中斷治療。更致命的是，尿酸降解產生的過氧化氫如同“余燼”，長期侵蝕關節軟骨，甚至誘發心血管疾病。

　　“當血尿酸濃度超過飽和度，針狀結晶在關節沉積，引發的不僅是刀割般的劇痛，更是對心血管、腎臟的持續傷害。”涂盈鋒表示，現有治療始終無法實現“降解-清除”的閉環，“就像在修補一個漏水的桶，卻總是無法找到真正的漏洞所在”。

　　痛風患者常年游走于止痛藥與降酸藥的夾縫中：非甾體抗炎藥傷胃，秋水仙堿損腎，別嘌醇可能引發致命超敏反應。傳統療法如同“揚湯止沸”——降解尿酸產生的過氧化氫猶如暗火，持續侵蝕關節軟骨。更棘手的是，人體自身早已失去了分解尿酸的“天然工具”——尿酸酶，這無疑讓痛風的治療雪上加霜。

　　如何設計一個既能高效降解痛風患者體內尿酸，又能自動清理“余燼”的智能系統？

　　記者了解到，長期以來，涂盈鋒帶領團隊深入開展“自驅動微納米馬達”生物醫學應用等方面研究，專注于開發響應性納米載體（如pH、溫度、光敏感材料），用于重大疾病靶向治療和精準藥物控釋，其研究的“微納米機器人”在藥物遞送中可突破傳統技術局限，被同行評價為“開拓性研究”。

　　蜂群啟發的醫療革命

　　在一次摸索研究中，涂盈鋒團隊成員偶然注意到蜜蜂采蜜時會釋放信息素引導同伴，形成高效的“群體作業”。這啟發團隊有了“納米蜂群”的大膽設想：能否設計一種能在人體關節內自主運動的納米顆粒，攜帶人體匱乏的降解尿酸的酶，像一只只小蜜蜂一樣，在關節內自主協作，精準“圍攻”尿酸結晶？

　　于是，可負載檸檬酸鈉和尿酸酶的中空介孔二氧化硅“自驅動納米馬達”的概念誕生了。它就像一臺微型機器人，在人體關節腔內一邊“吃掉”尿酸，一邊將有害的降解產物過氧化氫轉化為無害的水和氧氣，形成自給自足的“能量循環鏈”。

　　“我們不是單純在制造尿酸酶納米顆粒，而是在納米世界實現微小顆粒的自主運動。”團隊主創成員、論文共同第一作者劉璐表示，要讓尿酸酶納米顆粒在關節腔內自主運動“掃除”尿酸和降解產物，就必須賦予納米顆粒較快的運動速度。

　　“納米馬達”自主運動的核心是硅殼的不對稱孔洞，團隊初期合成的“納米馬達”因孔洞過大（>150nm）易碎裂，過小（<50nm）則動力不足。“我們反復嘗試不同配比的溶膠-凝膠反應，最終將孔徑穩定在85.8±21.3納米，這相當于頭發絲直徑的千分之一。”劉璐說。

　　更精妙的是運動機制的革新。研究發現尿酸降解產生的離子梯度可轉化為推進力，團隊據此在納米顆粒表面構筑不對稱孔洞，使其運動速度提升3倍。這種“火箭噴射”原理的應用，讓“納米馬達”能像賽車般在關節液中定向加速，將藥物遞送效率提升至傳統納米顆粒的5倍。

　　為保護脆弱的尿酸酶，團隊創新采用“硅殼鎧甲”技術：通過表面氨基包裹，來修飾固定酶分子。通過實驗發現，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。涂盈鋒說，這相當于給士兵穿上防彈衣，讓它們在惡劣環境中也能持久作戰。

　　從實驗室到臨床的精準之路

　　經過3年攻關，涂盈鋒成功研制出負載檸檬酸鈉與尿酸酶的中空介孔二氧化硅“納米馬達”——這顆直徑僅200納米的“微型機器人”，不僅能像蜜蜂般在關節液中自主巡航，更通過“吃尿酸-產氧氣”的能量循環鏈，實現了治療系統的自給自足。

　　在動物實驗中，“納米馬達”展現出驚人療效：關節損傷修復率超90%，且無任何副作用。但真正的挑戰在于臨床轉化。初期動物實驗曾出現pH值劇烈波動（7.4驟降至6.8），團隊通過X射線光電子能譜發現，物理混合法導致檸檬酸鈉負載不均。

　　“納米世界是科學與藝術的交界，細節決定生死。”涂盈鋒強調。在納米粒物理混合負載檸檬酸鈉的過程中，團隊深切感知精準在實驗中的重要性。在“納米馬達”研發中，團隊曾為0.5nm的孔徑差異反復試驗上百次；為優化靜電吸附條件，連續72小時監測實驗鼠關節腔動態。

　　涂盈鋒團隊成員、論文共同第一作者李秀榕介紹，該研究利用納米顆粒表面氨基與檸檬酸鈉的靜電作用，實現每顆納米粒的精準“裝甲”，可使關節腔pH值穩定在7.5-7.8，為臨床應用掃清了關鍵障礙。

　　“在納米尺度下，任何微小的工藝偏差都可能被無限放大。”劉璐表示，團隊建立的“吸附條件-負載效率-體內穩定性”三維優化模型，為后續開發葡萄糖驅動的糖尿病治療馬達、膽固醇降解酶抗動脈粥樣硬化系統等奠定了技術基礎。

　　下一步，涂盈鋒團隊將推進臨床試驗，通過將“納米馬達”注射進人體關節腔，爭取在未來實現針對痛風的高效治療。這種“主動納米醫療”模式，或將重塑代謝性疾病治療格局。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-56100-9