目的:用于治疗骨关节炎(OA)的关节内(IA)药物递送受到药物渗透软骨不足和在关节中保留时间过短的限制,很大程度上是因为载体过大和在酸性环境中的特异性靶向性差。本课题提出了一种仿生方法来开发智能生物响应铁蛋白纳米笼,其由内载二甲双胍(Met)和表面暴露的软骨靶向肽组成。研究了工程化铁蛋白纳米笼通过靶向软骨在炎症环境释放药物治疗骨关节炎,为克服IA药物递送和OA靶向治疗的这些关键问题提供新的可能。方法:第一部分:首先构建CT/Fn纳米载体,再对蛋白进行提取与纯化。对其相关的表征进行考察:采用SDS-PAGE凝胶电泳对蛋白亚基分子量进行验证;透射电镜拍照,观察CT-Fn纳米笼的形态以及分布;通过Zetasizer分析仪考察载体平均直径与电位;紫外分光光度计进行全波长扫描观察紫外吸收变化;根据铁蛋白的自组装性质进行载药,HPLC对载药系统的载药量进行测定;最后透析袋法模拟体内环境进行体外释放相关实验。第二部分:首先采用IL-1β处理小鼠软骨细胞作为体外OA模型,通过CCK8检测载体的毒性,接着纳米笼用cy5.5标记以跟踪其细胞摄取,并且通过免疫荧光测定检测CT-Fn的靶标,Ⅱ型胶原的分布。随后采用CCK-8,FDA/PI染色对细胞活力进行检测;PCR,免疫荧光检测相关炎症基因的表达。第三部分:通过小动物成像系统观察cy5.5标记的纳米笼在小鼠关节内的滞留时间,HPLC检测关节软骨及关节液中的药物浓度。采用关节腔内注射木瓜蛋白酶诱导小鼠关节炎模型,模型建立成功后关节腔注射CT-Fn/Met载药系统,并设置相关对照组。在第2周和第6周对小鼠关节进行取材和收样。将小鼠膝关节股骨和胫骨拍照和大体评分,用多聚甲醛固定后对样品包埋切片,HE染色,番红固绿染色和免疫组化染色观察关节修复情况。结果:第一部分:我们成功将软骨靶向肽(WRYGRL)连接至铁蛋白各个亚基表面且CT-Fn为均匀分布的球形纳米笼。CT-Fn纳米笼中直径约20nm,Zeta电位为-25.65±2.13 mV,载药量为20.46%。体外释放实验中,CT-Fn/Met在酸性环境(pH=6.0)中的药物释放量显著高于中性环境(pH=7.4)。第二部分:体外细胞毒性试验结果表明,CT-Fn处理的软骨细胞浓度在25～100μg/mL之间几乎没有毒性作用。与Fn/Met相比,软骨细胞对CT-Fn/Met显示更高的细胞摄取并定位于细胞外基质中的Ⅱ型胶原。在体外炎症研究中,我们发现CT-Fn/Met可明显抑制IL-1β诱导的炎症反应,增强软骨细胞活力,降低炎症相关因子MMP-1,MMP-13和IL-6的表达,以及增加Col-Ⅱ的表达。第三部分:在小鼠的关节炎模型中,CT-Fn/Met可在关节腔内停留长达3周的时间而没有修饰的Fn/Met的停留时间为2周。同时,注射CT-Fn/Met的小鼠关节OARSI评分显着增加和炎症因子表达下降。结论:我们通过基因工程技术对铁蛋白表面修饰软骨靶向肽,并包载具有抗炎作用的二甲双胍(Met),构建pH响应及软骨靶向肽修饰的靶向药物传递系统(CT-Fn/Met)。通过Il-1β诱导的软骨细胞及木瓜蛋白酶诱导的OA动物模型,CT-Fn/Met对OA的治疗作用得到验证。同时CT-Fn/Met具有良好生物相容性并能特异性结合软骨的Ⅱ型胶原,可通过延长保留时间有效减少关节中的滑膜炎症。它适用于炎症中与OA相关的酸性微环境。我们的研究结果证明了 CT-Fn/Met在OA治疗中潜在的可能性。