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上海交大趙慧教授、朱申敏教授團(tuán)隊(duì)《ACS Nano》:仿生手性螺旋結(jié)構(gòu)觸發(fā)的“生物活性”治療性接觸鏡用于角膜損傷快速修復(fù)
2025-03-01  來(lái)源:高分子科技

  角膜是人眼暴漏在空氣外具有高屈光能力的透明結(jié)蹄組織,角膜上皮損傷會(huì)導(dǎo)致角膜防御屏障功能喪失,角膜微環(huán)境打破,繼而引起一系列的炎癥反應(yīng),上皮下神經(jīng)暴露,會(huì)出現(xiàn)流淚,畏光,疼痛等一系列癥狀,嚴(yán)重影響生活,若進(jìn)一步微生物感染后,會(huì)出現(xiàn)角膜潰瘍等疾患,嚴(yán)重影響人視力甚至致盲。傳統(tǒng)的局部用藥生物利用度低,無(wú)法快速緩解角膜損傷后的疼痛,調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激環(huán)境和快速修復(fù)角膜上皮的多重需求。因此,開(kāi)發(fā)新的材料用于角膜損傷治療迫在眉睫。


  自然生物具有獨(dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),為新材料的構(gòu)建提供了啟迪。人類角膜基質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)由具有一定分層螺旋結(jié)構(gòu)的膠原纖維片組成,這種有序結(jié)構(gòu)對(duì)維持角膜的生物力學(xué)性能和高透明度至關(guān)重要。通過(guò)模仿角膜的微觀結(jié)構(gòu),有望為角膜細(xì)胞創(chuàng)造適宜的生長(zhǎng)環(huán)境,促進(jìn)角膜損傷修復(fù);诖,上海交通大學(xué)趙慧和朱申敏教授團(tuán)隊(duì)在醫(yī)工交叉項(xiàng)目的支持下,利用纖維素納米晶體(CNCs)在水凝膠中的自組裝,實(shí)現(xiàn)了仿天然角膜分層螺旋結(jié)構(gòu)治療性隱形眼鏡(BTCL)的制備。該隱形眼鏡在透明度、機(jī)械性能、抗氧化性、生物相容性等方面表現(xiàn)優(yōu)異,能有效促進(jìn)角膜上皮細(xì)胞的黏附、增殖和遷移,在體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中均展現(xiàn)出良好的角膜修復(fù)效果,為角膜損傷的治療提供了一種方向和策略。


圖1. BTCL的合成及其在角膜損傷快速修復(fù)中的應(yīng)用


  通過(guò)在人角膜上皮細(xì)胞上對(duì)生物安全性和治療有效性驗(yàn)證后,建立小鼠角膜上皮傷口愈合模型,將小鼠分為對(duì)照組control(不佩戴水凝膠)、對(duì)照組PHEMA和CH以及工作組Ce3CH1組。采用角膜上皮損傷后不同時(shí)間點(diǎn)的熒光素鈉染色,觀察角膜上皮損傷的愈合情況。發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組明顯不同,工作組Ce3CH1的小鼠角膜在損傷治療24小時(shí)后幾乎無(wú)熒光染色,表明角膜上皮已修復(fù)。H&E染色結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了得到的仿生手性螺旋結(jié)構(gòu)Ce3CH1水凝膠的治療效果。


圖2. PHEMA、CH1和Ce3CH1水凝膠的角膜損傷治療效果


  這種受自然生物啟發(fā)的納米結(jié)構(gòu)材料,通過(guò)調(diào)節(jié)微觀結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)微環(huán)境,為快速角膜修復(fù)提供了一種合理且有效的策略。對(duì)于嚴(yán)重角膜損傷或因角膜緣干細(xì)胞缺乏導(dǎo)致上皮生長(zhǎng)功能障礙的患者,該治療性隱形眼鏡在抗氧化、抗炎、促進(jìn)角膜上皮細(xì)胞生長(zhǎng)、增強(qiáng)細(xì)胞增殖和遷移能力等方面具有重要意義,有助于加速角膜結(jié)構(gòu)完整性和透明度的恢復(fù)。


  該工作以“Bioactive therapeutic contact lens triggered by biomimetic chiral helical nanoarchitectonics for rapid corneal repair”為題發(fā)表在在ACS Nano (DOI: 10.1021/acsnano.5c00298,IF 15.8)。論文的第一作者為上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生駱小瑩,通訊作者為上海市第一人民醫(yī)院的趙慧教授和上海交大的朱申敏教授。


  原文鏈接:https://pubs.acs.org/articlesonrequest/AORRUXIDHUBXWN68Y59447D

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