跳动城乡网利用纳米粒子将药物精确地输送到手术修复的肌腱是一种很有前途的新方法，可以减少疤痕组织的形成并改善机械功能。研究人员成功地在细胞水平上确定了体内药物疗法，这证明是一种高效的输送方法，可用于治疗其他损伤。他们的研究发表在《科学进展》上。
无论是职业足球运动员亚伦·罗杰斯赛季报销的跟腱断裂，还是日常工作事故，肌腱损伤都很常见，而且可能会改变生活。每年需要进行30万次手术，而且经常导致工作时间损失和永久性身体功能受损。
通常情况下，创伤性肌腱损伤可以通过缝合手术修复，但是肌腱容易愈合，而疤痕组织会限制肌腱的运动和功能，从而影响最佳愈合效果。
罗切斯特大学和俄勒冈大学的研究人员结合他们在肌腱细胞生物学和药物输送系统方面的专业知识，找到了一种更好的治疗方法，可以减少疤痕组织并促进改善愈合。
罗彻斯特大学肌肉骨骼研究中心副教授AlaynaLoiselle博士表示：“尽管此类损伤数量众多，且往往结果不佳，但很少有有效的药物疗法可以帮助肌腱愈合过程。”
“口服或注射的全身药物治疗显示出肌腱归巢不良;在某些情况下，不到1%的全身给药药物能够到达愈合的肌腱。直接向肌腱局部给药也有缺点，包括注射可能造成的组织损伤以及对受伤点药物浓度的控制较差。”
“我们希望从单纯使用缝合转向结合治疗，”罗彻斯特大学生物医学工程博士生EmmanuelaAdjei-Sowah表示，过去几年，她一直与合著者Loiselle、DanielleSWBenoit博士等人合作开发纳米粒子输送系统，以改善肌腱损伤的愈合。“多组学和使用纳米粒子的药物输送方面的进展为治疗开辟了新的可能性。”
研究人员面临的挑战是确定哪些物质可以帮助肌腱愈合。
愈合过程的分子“图谱”绘制了一条新的治疗途径
“驱动疤痕介导的肌腱愈合的基本细胞和分子机制实际上才刚刚开始明确，”Loiselle说。“我们之前的工作使用空间转录组分析来定义愈合肌腱的分子图。在随后对这些数据的分析中，我们发现损伤部位的区域具有高水平的Acp5基因表达，这既令人惊讶又令人兴奋。”
Acp5基因会产生一种名为抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)的蛋白质;这两种酶都已知会在受伤的骨骼恢复和重建时产生。愈合肌腱内的高TRAP活性使研究人员能够使用与TRAP结合的肽将药物直接输送到愈合肌腱部位。
“虽然Benoit的实验室之前曾使用过TRAP结合肽纳米粒子(TBP-NP)进行骨骼靶向药物输送，但愈合肌腱中的高TRAP活性开辟了一个全新的研究方向，”Loiselle说。
在开始治疗剂研究之前，研究小组完成了一系列剂量和时间研究，使用了屈肌腱完全横断和手术修复的小鼠模型，以确定他们的药物输送系统最有效地靶向愈合肌腱的窗口。
俄勒冈大学生物工程系LorryLokey系主任兼教授Benoit表示：“确定最佳治疗窗口对于成功开发创新有效的药物输送系统至关重要，该系统通过促进更具再生性而非纤维化的愈合级联来改善肌腱愈合。”
“此外，通过确定该药物输送系统的最佳治疗窗口，我们可以减轻通常伴随高剂量或多剂量而产生的不良副作用，这些剂量或多剂量是为了在组织中达到足够的药物积累。”
作为治疗方法，研究团队选择了抑制S100a4的氯硝柳胺，Loiselle实验室已经确定S100a4是导致疤痕形成的一种蛋白质。Loiselle实验室之前的研究表明，基因敲除S100a4可以改善这种小鼠肌腱愈合模型的机械和功能结果。
S100a4与许多组织中的疤痕形成有关，包括肝脏、心脏、肺和口腔粘膜下层;Loiselle发现它使肌腱愈合变得复杂，这为他们在这项研究中提供了一个治疗目标，他们使用TRAP结合肽纳米颗粒药物输送系统来精确影响受损的肌腱。
作为比较，他们全身给药氯硝柳胺;它确实略微减少了愈合肌腱中的S100a4含量，但对愈合过程没有有益影响。相比之下，使用纳米颗粒系统输送相同剂量的氯硝柳胺可显著抑制愈合肌腱中的S100a4mRNA和蛋白质水平。
这种靶向药物输送方法也显著有利于肌腱愈合过程。TBP-NP输送氯硝柳胺既改善了功能性运动范围恢复，又提高了短期和长期愈合肌腱的机械完整性。重要的是，这些持续的效果仅需一次治疗即可实现。
研究人员将继续开展工作，确定该系统在治疗其他肌腱损伤和疾病以及导致疤痕形成的其他类型组织损伤方面的应用范围。
Adjei-Sowah表示：“这个系统的优点在于，它可以装载不同种类的药物，以对不同的分子过程或途径。”
