椎间盘退变增加了腰痛的风险,给社会造成了严重的经济和社会负担。从10岁开始,椎间盘便逐渐开始退变,软骨样细胞开始逐渐减少,紧接着椎间盘细胞外基质开始逐渐降解。椎间盘退变有很多病因,其中炎症是非常关键的因素。许多从药用植物中提取出来的天然产物富含黄酮和多酚类分子,之前有相关研究证实这类分子具有抗炎,抗氧化应激和抗肿瘤作用。汉黄芩素,是一种天然存在的单黄酮类化合物,已被证明在多种疾病中具有抗炎效果。于是我们推测,在椎间盘退变过程中,汉黄芩素可能通过抗炎作用延缓椎间盘退变进程。我们首先通过IL-1 β刺激大鼠髓核细胞构建体外炎症模型,检测汉黄芩素在大鼠髓核细胞中的抗炎效果;紧接着,本研究还探索了汉黄芩素在髓核细胞中发挥抗炎作用的分子机制。此外,我们通过针刺损伤构建了大鼠尾椎椎间盘退变模型,并检测了汉黄芩素在大鼠体内预防椎间盘退变的疗效。在体外实验中,我们通过western blot、PCR、免疫荧光等分子学实验技术,发现汉黄芩素能有效逆转IL-1β诱导的大鼠髓核细胞炎症介质、基质降解相关酶MMP、ADAMTS等的上调以及二型胶原等细胞外基质的下调;并且我们发现汉黄芩素主要通过Nrf2/Are信号轴以及MAPK通路发挥抗炎作用。在体内实验中,我们通过组织学及影像学技术发现汉黄芩素在大鼠尾椎间盘损伤模型中可有效抑制椎间盘退变的进程。然而,由于椎间盘是一个无血管组织,因此我们常采用局部注射的方法使药物在髓核内达到一定的浓度,作用于髓核细胞,达到治疗目的。然而,这些治疗药物存在半衰期短,溶解度差,在注射部位的滞留性差,常常需要提高给药频率和剂量以提高治疗效果,但这显然会导致药物毒性增加,而且在椎间盘高频率原位注射本身对椎间盘损伤就较大,加重椎间盘退变。除此之外,髓核内细胞外基质非常致密,不利于药物渗透。因此,我们迫切地需要构建能克服这些问题的药物递送系统。于是,针对上述问题,我们对汉黄芩素单体进行了改良。我们构建了用序列为DWRVIIPPRPSA的软骨亲和肽功能化的PEG-b-PCL胶束载药系统。通过溶剂挥发法得到载药纳米复合体,进行相关材料学表征的检测;通过包载汉黄芩素,与单体药物比较,评估载汉黄芩素纳米体系缓解椎间盘退变的疗效;通过包载荧光染料香豆素6,作为探针来模拟药物缓释效果、细胞对药物的吸收分布以及载体进入细胞的内吞机制;此外,我们也通过包载荧光染料Cy7并进行小动物活体成像,模拟载汉黄芩素胶束在大鼠椎间盘内的代谢情况。结果表明,我们设计的纳米载药体系具有较好的缓释能力,软骨亲和肽修饰的纳米胶束对髓核细胞具有一定的靶向作用,相比传统单药,纳米载药胶束在体内滞留时间更长,在体内外抑制椎间盘退变中疗效更进一步。综上,我们研究发现汉黄芩素可通过抑制炎症反应延缓椎间盘退变,Nrf2将有望成为修复椎间盘退变的新靶点,而新型纳米载药系统与传统药物的联合也将为其提供新的思路。