骨关节炎是一种发生在老年人的退行性关节疾病，其特征是软骨逐渐退化、软骨下骨重塑和骨赘形成[1]。骨关节炎的主要症状是持续疼痛和活动受限。在严重情况下，骨关节炎会对患者的日常生活和生活质量产生严重影响。目前，骨关节炎给患者家庭和社会带来了巨大的经济负担[2]。在美国，关节疾病的总体患病率为15%，其中膝关节骨关节炎占比超过40%[3]。一项美国的研究表明，症状性膝关节骨关节炎的发病率在55至64岁之间达到高峰，且患病率随年龄增长而增加[3]。尽管已有多种骨关节炎治疗方法，但仍迫切需要发现新的治疗策略。
富血小板纤维蛋白（PRF）是从全血中提取的第二代血小板浓缩物，含有血小板、白细胞以及多种生长因子，如胰岛素样生长因子1（IGF-1）、转化生长因子-β（TGF-β）、血小板衍生生长因子（PDGF）、血管内皮生长因子（VEGF）等[4],[5]。与富血小板血浆（PRP，即第一代血小板浓缩物）相比，PRF具有许多独特优势[6]。首先，PRF的制备过程简单，只需一次离心；而PRP需要两次离心。其次，制备PRF不需要额外试剂（如抗凝剂、凝血酶和氯化钙），从而有效避免了体内凝血障碍和潜在的排斥反应。最后，PRF的制备成本相对较低，且生化修饰的副作用较少。由于这些优势，PRF在过去几十年中被广泛应用于各种组织再生领域[7],[8],[9]。
冻干富血小板纤维蛋白（Ly-PRF）是通过真空冷冻干燥新鲜PRF制备得到的另一种形式[10]。尽管PRF在组织再生等方面具有诸多优势，但在临床应用中仍存在局限性。例如，新鲜PRF由于具有胶状形态，缺乏稳定的形状和抗压缩性。此外，新鲜PRF不适合储存和长途运输[11]。幸运的是，真空冷冻干燥技术可以克服这些挑战，减少新鲜PRF的水分，降低污染、氧化和变性的风险[12]。因此，冷冻干燥有助于保持PRF的形态、稳定性和生物活性，尤其是其中的生长因子。先前的研究还表明，Ly-PRF在促进细胞增殖和加速骨再生方面比新鲜PRF效果更佳[13]。然而，目前尚无研究探讨Ly-PRF对骨关节炎的作用。
水凝胶在组织工程中得到广泛应用，包括伤口愈合、骨再生、软骨再生等领域[14],[15],[16],[17]。水凝胶可以减少接触表面的摩擦，因此在骨关节炎治疗中具有潜力[17],[18]。与传统块状水凝胶相比，水凝胶微球具有更大的比表面积，分散性更好，能更好地负载药物和细胞，因此在骨关节炎治疗中具有作为润滑剂和载体的巨大潜力[19]。目前制备水凝胶微球的方法有多种，包括机械破碎、电液动力喷涂、光刻、浴液乳化法和微流控乳化法[20]。其中，微流控乳化法通过改变输入流速和通道几何形状，能够制备出粒径均匀的水凝胶微球[21]。此外，多种天然和合成材料可用于制备水凝胶微球，如明胶、透明质酸（HA）等聚合物；其中HA在治疗骨关节炎方面具有多种优势[22],[23],[24]。在正常关节软骨中，HA是细胞外基质（ECM）的组成部分，因此由HA制备的水凝胶微球能够模拟天然ECM，从而缓解骨关节炎。由于良好的生物相容性，HA有利于细胞的存活、黏附和增殖。
多项研究探讨了HA微球对骨关节炎的缓解效果。Lei等人利用微流控技术制备了可注射的、粒径均匀的甲基丙烯酰胺化透明质酸和肝素（HAMA@HepMA）水凝胶微球，并通过肝素结合将血小板衍生生长因子-BB（PDGF-BB）和转化生长因子-β3（TGF-β3）非共价结合到微球中，从而促进内源性干细胞的软骨生成分化，缓解骨关节炎[24]。Cui等人也证明HAMA水凝胶微球在缓解骨关节炎方面具有显著效果[23],[24],[25]。
受HA微球的仿生结构和Ly-PRF中多种生长因子的启发，我们利用微流控技术制备了含有Ly-PRF的HAMA微球（HAMA@Ly-PRF），该微球在体外具有良好的生物相容性，能促进C3H10T1/2细胞的软骨生成分化，并在体内缓解大鼠骨关节炎。首先，我们将甲基丙烯酰胺（MA）交联到HA上制备HAMA，使其在紫外线照射下发生交联；接着通过真空冷冻干燥新鲜PRF制备Ly-PRF；最后通过微流控技术制备出高度均匀的光交联HAMA@Ly-PRF微球。HAMA@Ly-PRF微球能够持续释放Ly-PRF中的生长因子，促进软骨生成分化。向关节腔内注射HAMA@Ly-PRF微球还可抑制大鼠骨关节炎模型中的软骨退化。总体而言，这项工作为软骨再生和骨关节炎治疗提供了一种高效的新方法。
