痛风，作为一种常见的炎症性关节炎，全球患病人群高达2.2亿，而痛风的潜在患病群体——高尿酸血症患者更是超过了10亿人。目前，痛风的主要治疗方法包括口服抗炎药物、降尿酸药物或手术切除痛风石。然而，这些方法普遍存在副作用大、治疗周期长、预后差等问题。痛风的核心发病机制是人体内的尿酸钠（MSUM）晶体在关节软骨或周围组织的沉积。因此，从晶体学角度出发，开发能够精准递送到致病位点，并有效抑制MSUM晶体形成与沉积的新型功能材料，将为痛风的预防和治疗提供新思路。

近期，大连理工大学化工学院贺高红教授和姜晓滨教授在《ACS Nano》期刊上发表了题为“Hydrogel Nanoparticles Enable Nucleation Barrier Regulation and Ion Anchoring as an Alternative Pathway for Monosodium Urate Monohydrate Crystallization Control”的文章。本工作充分发挥水凝胶材料和纳米材料的优势，设计了一种多羧基水凝胶纳米颗粒（AAX-HNPs），用于MSUM晶体结晶的调控，进而揭示其理化性质与抑制活性之间的构-效关系。

首先，研究团队采用自由基沉淀聚合法，制备了系列不同丙烯酸含量的水凝胶纳米颗粒（AA_X-HNPs）。随后，通过DLS、FTIR、WCA、Zeta电位、SEM等表征手段，证实了具有不同颗粒尺寸、电负性、疏水性，以及良好分散稳定性和良好生物相容性AA_X-HNPs的成功制备（图1）。随后，通过自主搭建的体外动态仿生平台，探究了AA_X-HNPs对MSUM晶体结晶过程的影响。实验结果表明，当丙烯酸含量为20 mol%时，AA₂₀-HNPs表现出最优的抑制活性，MSUM晶体的产率仅为对照组的1%，且大量晶体的出现时间由94 h显著延长至334 h（图2）。

图1 水凝胶纳米颗粒（AA_X-HNPs）的制备与表征

图2 AA_X-HNPs对MSUM结晶抑制的影响

Fletcher异相成核模型与分子动力学模拟计算结果表明，AA_x-HNPs的高抑制活性主要归因于其出色的钠离子锚定能力和疏水性，提高了MSUM晶体结晶过程的成核能垒；其与晶面之间产生的强静电、吸附与分散协同作用，降低了MSUM晶体的生长速率（图3）。

本研究开发了一种新型功能纳米凝胶，其能够在极低剂量下显著抑制MSUM晶体沉积，进而揭示了其理化性质与高效抑制活性之间的构-效关系。结果表明，具有高电负性和高疏水性的AA_X-HNPs能够有效锚定钠离子，并与晶面之间产生强的静电、吸附和分散作用。通过这些作用，显著提高了晶体的成核能垒，并降低了晶体的生长速率，从而高效抑制了MSUM晶体结晶。该工作不仅为病理结晶抑制剂的设计与转化提供了理论指导和实验支持，更为痛风疾病的早期治疗提供了新思路。

图3 AA_X-HNPs抑制MSUM晶体结晶的机制分析与验证

该论文第一作者为大连理工大学化工学院博士生孟英爽，第二作者为大连理工大学化工学院硕士生王凌峰，通讯作者为大连理工大学化工学院贺高红教授和姜晓滨教授。该研究得到了国家自然科学基金、智能材料化工前沿科学中心创新团队专项、大连市科技人才创新支持计划、大连市生命与健康领域指导计划项目的支持。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c02040