浙江大学姚克、韩海杰团队 Sci. Adv.：基底膜仿生水凝胶促进角膜损伤少瘢痕化愈合

2024-12-23 来源：高分子科技

在包括中国在内的广大发展中国家，角膜盲是仅次于白内障的第二大致盲性眼病，全球范围内有1200多万角膜盲患者。角膜外伤、感染等多种疾病均会对角膜的正常结构和生理机能造成破坏，引发角膜损伤愈合级联反应，导致角膜瘢痕性失明。角膜上皮基底膜是在角膜上皮和基质层之间形成的高度特化的细胞外基质。其功能在于锚定角膜上皮细胞，支持其生长分化；并且可以通过结合局部细胞因子，调节其浓度，从而影响细胞功能。在角膜损伤的背景下，上皮基底膜屏障被破坏，使得上皮来源的细胞因子大量涌入基质层，放大损伤愈合级联反应，造成角膜瘢痕。由此可见，基底膜屏障对于决定角膜损伤愈合的结局具有关键作用。

近期，浙江大学眼科医院/浙大二院眼科中心姚克教授和韩海杰研究员团队构建了基底膜仿生水凝胶，用于角膜损伤的治疗。该研究从剖析人角膜基底膜的组分入手，通过透射电镜、免疫染色等手段，确定了基底膜的重要组分，包括胶原和硫酸肝素。进一步借助模拟计算分析，验证肝素对于角膜损伤相关细胞因子具有较强的相互作用。基于前期结果，研究人员将胶原蛋白衍生的明胶和高度硫酸化的肝素经修饰后，制备得到了基底膜仿生水凝胶（图1）。仿生水凝胶具有良好的吸附角膜损伤相关细胞因子的能力，并限制因子的扩散，从而模拟了天然角膜基底膜的屏障功能。在新西兰兔和食蟹猴角膜损伤模型中，基底膜仿生水凝胶均有效促进了角膜损伤愈合，并显著抑制了角膜纤维化的进展（图2）。该研究以“Biologically inspired bioactive hydrogels for scarless corneal repair”为题发表在《Science Advances》上（Sci Adv., 2024, 10(51):eadt1643.）。文章第一作者是浙江大学博士研究生黄佳男、蒋拓颖和郄继巧。该研究得到国家自然科学基金和浙江省重点研发计划等的支持。

图1. 由人角膜上皮基底膜启发设计的仿生水凝胶

图2. 基底膜仿生水凝胶在食蟹猴角膜损伤模型中促进角膜损伤、抑制角膜纤维化的效果评估及相关机制研究

该工作是以角膜损伤修复过程中，“基底膜受损导致角膜上皮来源细胞因子放大损伤愈合级联反应，导致瘢痕形成”这一病理机制为切入点，突破主流研究致力于促进损伤愈合而忽略瘢痕形成的局限性，创新性地结合组织工程学手段，提出通过重建基底膜屏障来调控损伤愈合级联反应，实现角膜有序再生和修复的新策略（图3）。该基底膜仿生水凝胶既能用于预防角膜损伤后瘢痕形成，又能替代角膜移植术去除已有的角膜瘢痕，实现“防治一体”。

图3. 基底膜仿生水凝胶促进角膜损伤少瘢痕化愈合

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt1643

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻