痛风，是人体内尿酸结晶堆积引发的剧烈关节炎症，严重发作时关节疼痛如刀割、针刺、火烧般深入骨髓，已累及全国超8000万患者。传统药物治疗虽能降解尿酸缓解症状，却像“灭火器”只能扑灭明火，无法清除隐患，尿酸降解后产生的过氧化氢更像“余烬”，长期损伤关节，甚至引发心血管疾病。更棘手的是，人体自身早已失去分解尿酸的“工具”——尿酸酶（UOx）。如何设计一个既能高效降解痛风患者体内尿酸、又能自动清理“余烬”的智能系统？这成了全球医学科研者竞逐的难题。
南方医科大学药学院涂盈锋教授团队构建了一种负载有柠檬酸钠和尿酸酶的中空介孔二氧化硅“纳米马达”，作为可移动的能量转换器件，用于痛风安全高效的主动治疗，也成为全球首个利用二氧化硅“纳米马达”开展痛风主动治疗的研究，该研究成果近日发表于《自然通讯（Nature Communications）》。
在纳米世界打造“自我升级的机器人”
传统痛风治疗长期面临疗效与副作用并存的困境，非甾体抗炎药和秋水仙碱虽能缓解急性发作，但长期使用易引发胃肠道损伤和肝肾毒性；别嘌醇等降尿酸药物存在超敏反应风险，部分患者经常被迫中断治疗。同时，严格的低嘌呤饮食控制常因执行困难而疗效打折，而间歇性治疗模式又导致患者血尿酸波动，反而加剧尿酸结晶沉积。这种“止痛易、治本难”的现状，迫使医学界持续探索更精准安全的治疗策略。
在摸索研究中，涂盈锋团队成员偶然注意到蜜蜂采蜜时会释放信息素引导同伴，形成高效的“群体作业”。这启发了团队有了“纳米蜂群”的大胆设想，能否设计一种能在人体关节内自主运动的纳米颗粒，携带人体匮乏的降解尿酸的酶，像一只只小蜜蜂一样，在关节内自主协作，精准“围攻”尿酸结晶？于是，可负载柠檬酸钠和尿酸酶的中空介孔二氧化硅“自驱动纳米马达”的概念诞生了，它就像一台微型机器人，在人体关节腔内一边“吃掉”尿酸，一边将有害的降解产物过氧化氢转化为无害的水和氧气，形成自给自足的“能量循环链”。
“我们不是单纯在制造尿酸酶纳米颗粒，而是在纳米世界实现微小颗粒的自主运动。”团队主创成员刘璐表示，要让尿酸酶纳米颗粒在关节腔内自主运动“扫除”尿酸和降解产物，就必须赋予纳米颗粒较快的运动速度。
“纳米马达”自主运动的核心是硅壳的不对称孔洞，但因为初期合成的孔洞要么太大（>150 nm），颗粒易碎裂，要么太小（<50 nm），离子梯度推力不足。团队反复尝试不同配比的溶胶-凝胶反应，最终将孔径稳定在85.8 ± 21.3 nm，这相当于头发丝直径的千分之一。
最初研发的“纳米马达”像无头苍蝇般，只能随机移动（布朗运动），效率极低。团队研究发现尿酸降解会产生离子梯度，就像火箭喷射气体产生推力一样。利用这一原理，团队在纳米颗粒表面“凿”出一个不对称的孔洞（类似火箭尾喷口），让纳米颗粒能像赛车一样自主加速，使其运动速度提升了近3倍。由于纳米颗粒表面孔洞的大小和位置需精确到纳米级，为实现其稳定量产，团队还反复尝试了上百种硅壳合成工艺，最终通过“一步法”化学合成实现了目标。
或实现痛风患者 “一针治疗”的目标
尿酸酶非常脆弱，如何防止高温、酸性、蛋白酶随时可能对尿酸酶的摧毁？团队为“纳米马达”特别设计穿上了“硅壳铠甲”，通过表面氨基包裹，来修饰固定酶分子。通过实验发现，包裹后的尿酸酶在70℃高温下仍保留46%活性，抵御蛋白酶的能力提升了2.5倍。这相当于给士兵穿上防弹衣，让它们在恶劣环境中也能持久作战。
目前，负载柠檬酸钠和尿酸酶的“纳米马达”在动物实验模型中已展现卓越疗效，关节损伤修复率超90%，且无副作用。下一步，团队将推进临床试验，通过将“纳米马达”注射进人体关节腔，在5年内实现痛风患者 “一针治疗”的目标。从更长远看，“纳米马达”的技术还可拓展至其他代谢性疾病，例如运用葡萄糖驱动的“纳米马达”治疗糖尿病，或用胆固醇降解酶对抗动脉粥样硬化，“主动纳米医疗”的时代正在到来。
文| 记者 陈辉 通讯员 柯佳
图| 由受访者提供
