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上海交大赵慧教授、朱申敏教授团队《ACS Nano》:仿生手性螺旋结构触发的“生物活性”治疗性接触镜用于角膜损伤快速修复
2025-03-01  来源:高分子科技

  角膜是人眼暴漏在空气外具有高屈光能力的透明结蹄组织,角膜上皮损伤会导致角膜防御屏障功能丧失,角膜微环境打破,继而引起一系列的炎症反应,上皮下神经暴露,会出现流泪,畏光,疼痛等一系列症状,严重影响生活,若进一步微生物感染后,会出现角膜溃疡等疾患,严重影响人视力甚至致盲。传统的局部用药生物利用度低,无法快速缓解角膜损伤后的疼痛,调节氧化应激环境和快速修复角膜上皮的多重需求。因此,开发新的材料用于角膜损伤治疗迫在眉睫。


  自然生物具有独特的拓扑结构,为新材料的构建提供了启迪。人类角膜基质的微观结构由具有一定分层螺旋结构的胶原纤维片组成,这种有序结构对维持角膜的生物力学性能和高透明度至关重要。通过模仿角膜的微观结构,有望为角膜细胞创造适宜的生长环境,促进角膜损伤修复。基于此,上海交通大学赵慧和朱申敏教授团队在医工交叉项目的支持下,利用纤维素纳米晶体(CNCs)在水凝胶中的自组装,实现了仿天然角膜分层螺旋结构治疗性隐形眼镜(BTCL)的制备。该隐形眼镜在透明度、机械性能、抗氧化性、生物相容性等方面表现优异,能有效促进角膜上皮细胞的黏附、增殖和迁移,在体内外实验中均展现出良好的角膜修复效果,为角膜损伤的治疗提供了一种方向和策略。


图1. BTCL的合成及其在角膜损伤快速修复中的应用


  通过在人角膜上皮细胞上对生物安全性和治疗有效性验证后,建立小鼠角膜上皮伤口愈合模型,将小鼠分为对照组control(不佩戴水凝胶)、对照组PHEMA和CH以及工作组Ce3CH1组。采用角膜上皮损伤后不同时间点的荧光素钠染色,观察角膜上皮损伤的愈合情况。发现与对照组明显不同,工作组Ce3CH1的小鼠角膜在损伤治疗24小时后几乎无荧光染色,表明角膜上皮已修复。H&E染色结果进一步证实了得到的仿生手性螺旋结构Ce3CH1水凝胶的治疗效果。


图2. PHEMA、CH1和Ce3CH1水凝胶的角膜损伤治疗效果


  这种受自然生物启发的纳米结构材料,通过调节微观结构来调控细胞生长微环境,为快速角膜修复提供了一种合理且有效的策略。对于严重角膜损伤或因角膜缘干细胞缺乏导致上皮生长功能障碍的患者,该治疗性隐形眼镜在抗氧化、抗炎、促进角膜上皮细胞生长、增强细胞增殖和迁移能力等方面具有重要意义,有助于加速角膜结构完整性和透明度的恢复。


  该工作以“Bioactive therapeutic contact lens triggered by biomimetic chiral helical nanoarchitectonics for rapid corneal repair”为题发表在在ACS Nano (DOI: 10.1021/acsnano.5c00298,IF 15.8)。论文的第一作者为上海交通大学材料科学与工程学院博士生骆小莹,通讯作者为上海市第一人民医院的赵慧教授和上海交大的朱申敏教授。


  原文链接:https://pubs.acs.org/articlesonrequest/AORRUXIDHUBXWN68Y59447D

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(责任编辑:xu)
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