10万元！吉林大学拟转让两项软骨修复专利

日前，吉林大学发布专利转让公示，拟将“一种负载改性二氧化硅纳米颗粒的可注射凝胶及制备方法”等两项专利转让给吉林省国大生物工程有限公司。此次交易采用挂牌交易方式，转让价格为10万元，该专利的发明人为张梅及其团队。

本次交易聚焦关节软骨修复与糖尿病骨缺损修复，通过仿生设计、可注射自愈合等创新特性，解决了传统修复材料适配性不足、糖尿病骨愈合缓慢等痛点。

关节软骨覆盖在相连骨头的表面，并朝向关节腔，其表面极为光滑，有助于骨骼之间的顺畅运动。关节软骨不仅能够均匀分布作用力，扩大承重面，从而最大限度地承受力学负荷，还能保护关节免受损伤。此外，关节软骨具备良好的弹性，可以吸收和缓冲应力，减少对关节的影响。这种特性使得关节软骨能够在人的一生中维持正常的活动而不易受损。

然而，在诸如糖尿病等代谢紊乱条件下，骨折或骨缺损的愈合过程受到严重影响。糖尿病通过多种机制干扰骨愈合，包括成骨分化减少、血管生成减少以及炎症反应加剧等。特别是在糖尿病患者中，活性氧（ROS）水平升高是骨愈合受损的一个显著特征。ROS过度产生会导致氧化应激、骨稳态失衡及随后的病理状态，研究表明，ROS上调可以通过抑制骨髓间充质干细胞（BMSCs）的分化和促进RANKL介导的破骨细胞激活来延迟骨愈合。

另外，在关节滑膜病变如类风湿性关节炎的情况下，滑液分泌异常会影响关节功能及其对关节软骨的营养供给。关节软骨一旦受损，其吸收应力的能力下降，可能导致关节进一步损伤和退变。

目前，软骨修复研究主要集中在开发能够替代关节软骨或刺激新组织再生的生物材料。理想的软骨替换物需模拟软骨的结构、力学性能及成分。近年来，高分子水凝胶因其有望成为软组织修复甚至再生的生物材料而受到广泛关注。缩小高分子水凝胶与天然软组织间的性能差距，寻求与生物软组织性能匹配的高分子水凝胶材料，以实现使用水凝胶材料替代受损生物体软组织的目标，是当前高分子水凝胶研究的关键问题之一。

尽管如此，传统高分子水凝胶材料仍存在一些难以克服的性能缺陷，限制了它们在生物医学领域的广泛应用。这些问题包括提高水凝胶的机械强度、增强水凝胶的细胞亲和性、降低摩擦磨损性能以及解决植入人体后与自然组织的连接问题等。

鉴于此，团队提出了一种负载改性二氧化硅纳米颗粒的可注射凝胶制备方法，旨在解决上述背景技术中存在的问题，特别是针对糖尿病骨缺损修复领域中的体内微环境调控、材料递送及性能协同优化等多维度技术难题。该发明利用具有优良生物相容性、生物降解性和亲水性的水凝胶作为基础材料，并结合介孔生物玻璃纳米颗粒的独特性质，为药物递送提供载体，同时利用Mg(2+)、Ca(2+)和Zn(2+)等离子的作用来抑制破骨细胞分化并促进成骨，从而有效应对复杂病理性微环境下的骨缺损修复挑战。

在临床实践里，骨与关节软骨常常会因创伤、退行性病变或者代谢性疾病（例如糖尿病）而出现复合性损伤。特别是在糖尿病患者当中，高血糖所引发的持续氧化应激、慢性炎症以及微血管功能障碍，大幅抑制了骨与软骨的再生能力，致使传统修复策略成效不佳，甚至以失败告终。当前的生物材料大多聚焦于单一组织（仅针对骨或者仅针对软骨）的替代，难以应对骨 - 软骨界面这一结构与功能高度异质的复杂区域，更缺乏对糖尿病等病理微环境的主动调控能力。

针对上述挑战，团队提出了一套协同互补的双模块再生策略，借助两项发明专利共同搭建一个面向难治性关节缺损的智能修复平台。

“一种负载改性二氧化硅纳米颗粒的可注射凝胶及制备方法”专注于骨缺损修复，尤其适用于糖尿病等高活性氧（ROS）微环境。此项技术研发出一种可注射水凝胶，它是由醛基化透明质酸钠与酰肼化羧甲基壳聚糖通过动态酰腙键交联而成，具备自愈合特性与原位成型能力，能够以微创方式填充不规则骨腔。

该技术的关键创新点在于其负载的树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒。这种载体依次整合了钙离子（Ca²⁺）、铈离子（Ce³⁺）和谷胱甘肽（GSH）。其中，Ce³⁺能够模拟超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的活性，持续清除ROS并促进血管生成；GSH会在糖尿病骨缺损常见的弱酸性环境中迅速释放，提供强大的抗氧化保护；而Ca²⁺则直接促进成骨分化。三者协同作用，实现“抗炎 - 抗氧化 - 促成骨 - 促血管”四位一体的微环境重塑，从根本上改善糖尿病骨愈合障碍。

“一种三层结构复合水凝胶支架材料及其制备方法和应用”聚焦于关节软骨的功能性再生。此项技术通过仿生方式构建了具备解剖层级对应关系的三层水凝胶支架：底层为聚乳酸/硅烷化纳米羟基磷灰石（PLA/nHA）多孔结构，对钙化软骨层进行模拟，不仅能提供力学支撑，还可与宿主骨实现良好整合；中间层由甲基丙烯酸酯化透明质酸与聚乙二醇二丙烯酸酯（GMA - HA/PEGDA）组成，富含天然软骨基质成分，有助于软骨细胞的黏附、增殖以及基质分泌；表层引入2 - 甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱（MPC）与PEGDA共聚网络，形成强水合润滑界面，其摩擦系数极低，能有效降低关节运动时的磨损，保护对侧软骨。这一设计首次在同一支架中整合了力学支撑、生物活性与超润滑三大功能，精准契合天然关节软骨的结构 - 功能需求。

两项技术虽各自独立，但在临床应用中具备高度协同性：可注射凝胶充当“骨相模块”，能够灵活填充深层骨缺损，并对局部微环境进行调控；三层支架作为“软骨相模块”，覆盖于表面以重建功能性关节面。二者共同构建起一个骨 - 软骨一体化再生系统，尤其适用于糖尿病足、膝/踝关节创伤性骨软骨缺损，或合并代谢紊乱的骨关节炎等复杂情形。这不仅突破了传统材料“被动填充、无法响应病理信号”的局限，更借助材料智能性与组织仿生性的深度融合，达成了从“结构替代”到“功能再生”的跨越。

目前，针对关节骨-软骨复合缺损的修复，尤其是合并糖尿病等代谢紊乱的复杂病例，临床上仍缺乏高效、一体化的再生解决方案。尽管学术界和产业界已在多个相关方向取得进展。

当前市场主流仍以单一组织修复为主：Vericel的MACI®专注于自体软骨细胞移植，仅适用于单纯的软骨损伤；Stryker等公司提供的人工骨或同种异体骨材料可用于骨缺损填充，但不具备软骨再生或关节润滑功能。

在学术研究层面，骨-软骨一体化修复已成为组织工程领域的热点。例如，MIT与哈佛团队开发了生长因子梯度水凝胶支架；浙江大学欧阳宏伟团队研发仿生“关节油漆”，快捷翻新破损关节面；韩国首尔大学则引入MPC实现超低摩擦表层。

针对糖尿病骨愈合障碍，UCLA等机构尝试将CeO₂纳米酶或掺杂生物玻璃用于清除ROS，在动物模型中显示出促骨效果，但尚未与软骨修复模块集成，也缺乏智能响应释放机制。

在润滑材料方面，荷兰代尔夫特理工大学和瑞士ETH Zurich的研究表明，两性离子聚合物（如MPC）可显著降低水凝胶的摩擦系数，接近天然关节水平。然而，这类材料往往存在力学强度不足的问题，且未能解决与下方骨组织的有效整合。

总体而言，当前领域正从单一组织替代向多组织协同再生演进，而针对特定病理状态（如糖尿病）的智能响应型材料设计，正成为提升修复效能的关键方向。