全关节置换术（TJA）是一种治疗终末期骨关节疾病的外科干预措施，美国每年有超过250万例TJA，中国每年有超过150万例TJA。然而，由于无菌性松动，这种关节植入物的寿命受到限制，最终导致手术翻修。患者的体力活动过程中，假体界面处的重复运动会产生磨损碎片，刺激关节组织和骨骼中的并置细胞，从而引发局部炎症反应。低度炎症和过度破骨细胞活化破坏了骨稳态，导致骨吸收和无菌松动。不幸的是，当前可用的治疗方法会引起严重的副作用，包括心血管事件、肾毒性、骨坏死和非典型骨折。因此需要开发更安全、更有效的破骨细胞生成抑制剂来防止无菌松动。
破骨细胞是参与骨骼生长和重塑的关键大尺寸多核骨细胞，其分化受到核因子kappa-B配体（RANKL）受体激活剂信号传导的严格调控。在生理性RANKL诱导的破骨细胞生成过程中，产生活性氧（ROS），如过氧化氢和超氧自由基，作为细胞内信号分子。异常RANKL过表达的情况下，会产生过量的ROS。为应对这种威胁，细胞本质上配备了一个复杂的内源性抗氧化防御系统。内源性抗氧化酶（如超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）和过氧化氢酶（CAT））和低分子量细胞保护性ROS清除剂（如谷胱甘肽（GSH））都能够维持整体细胞氧化还原平衡。然而，越来越多的研究观察到，出现无菌性松动的患者假体周围组织中氧化应激生物标志物的表达显著升高。为了清除不需要的ROS并减少ROS诱导的促破骨细胞生成细胞因子的产生，迫切需要开发有效的抗氧化剂/ROS清除剂。
图1 H-RuO2抑制破骨细胞生成和破骨细胞的过度激活示意图（摘自Small）
近期报道了一系列具有内在抗氧化酶模拟活性的纳米结构材料。这些抗氧化纳米酶优于天然酶，具有更高的稳定性、设计灵活性和成本效益等优势，已用于细胞保护、抗衰老、抗炎、癌症治疗、伤口修复、创伤性脑损伤治疗和神经系统疾病治疗等方面。基于金属氧化物的纳米酶因其优异的理化特性、成本效益、简单的合成路线和生物相容性而受到广泛关注，常用的金属氧化物纳米酶包括CeO2、Co3O4、CuO、Fe3O4、MoO3-x和MnO2，近期报道了Ru基纳米材料的类多酶抗氧化活性。研究发现Ru催化中心的类CAT活性比天然和已报道的抗氧化纳米酶活性更强。除催化活性外，合成简单、相对于细胞毒性过渡金属氧化物的高稳定性以及生物相容性也促使相关学者使用RuO2作为ROS清除剂，抑制破骨细胞生成。
参考消息：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202406210
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