痛風是人體內尿酸結晶堆積引發的劇烈關節炎癥，傳統藥物治療雖能降解尿酸緩解癥狀，卻像“滅火器”只能撲滅明火，無法清除隱患，尿酸降解后產生的過氧化氫長期損傷關節，甚至引發心血管疾病。
針對這一難題，南方醫科大學今日發布新聞稿稱，該校藥學院涂盈鋒教授團隊在 Nature Communications 發表了題為“Gout management using uricase and sodium citrate hollow mesoporous nanomotors”的研究論文。
該研究構建了一種負載有檸檬酸鈉和尿酸酶的中空介孔二氧化硅“納米馬達”，作為可移動的能量轉換器件，用于痛風安全高效的主動治療，也成為全球首個利用二氧化硅“納米馬達”開展痛風主動治療的研究。
在摸索研究中，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”。這啟發了團隊有了“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”。
“納米馬達”自主運動的核心是硅殼的不對稱孔洞，但因為初期合成的孔洞要么太大（>150 nm），顆粒易碎裂，要么太小（<50 nm），離子梯度推力不足。團隊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 nm，這相當于頭發絲直徑的千分之一。
最初研發的“納米馬達”像無頭蒼蠅般，只能隨機移動（布朗運動），效率極低。團隊研究發現尿酸降解會產生離子梯度，就像火箭噴射氣體產生推力一樣。利用這一原理，團隊在納米顆粒表面“鑿”出一個不對稱的孔洞（類似火箭尾噴口），讓納米顆粒能像賽車一樣自主加速，使其運動速度提升了近 3 倍。由于納米顆粒表面孔洞的大小和位置需精確到納米級，為實現其穩定量產，團隊還反復嘗試了上百種硅殼合成工藝，最終通過“一步法”化學合成實現了目標。
研發的“納米馬達”導圖
尿酸酶非常脆弱，如何防止高溫、酸性、蛋白酶隨時可能對尿酸酶的摧毀？團隊為“納米馬達”特別設計穿上了“硅殼鎧甲”，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。
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%，且無副作用。
下一步，團隊將推進臨床試驗，通過將“納米馬達”注射進人體關節腔，在 5 年內實現痛風患者“一針治療”的目標。從更長遠看，“納米馬達”的技術還可拓展至其他代謝性疾病，例如運用葡萄糖驅動的“納米馬達”治療糖尿病，或用膽固醇降解酶對抗動脈粥樣硬化。
IT之家附論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-025-56100-9
