科学家使用低能量蓝光脉冲的仿生材料可重塑受损角膜

时间：2023-07-31 05:44:36 来源: cnBeta

一项新研究显示，生物仿生材料在接受低能量蓝光脉冲照射时，可以重塑受损角膜，包括增加角膜厚度。这些发现有可能影响数百万人。渥太华大学的一组研究人员及其合作者发现了一种可注射生物材料的巨大潜力，这种材料在低能量蓝光脉冲的触发下可立即修复眼睛的圆顶外层。

渥太华大学的一个研究小组及其合作者揭示了一种由低能量蓝光脉冲激活的可注射生物材料在现场修复眼球穹隆外层方面的巨大潜力。资料来源：渥太华大学医学院

多学科研究人员的研究结果令人信服，他们采用的设计方法以生物仿生学为指导，从大自然中汲取创新灵感，结果表明，新型光活化材料可用于有效重塑和增厚受损角膜组织，促进愈合和恢复。

(资料图)

这项技术有可能改变角膜修复领域的游戏规则；全球有数千万人患有角膜疾病，只有一小部分人有资格接受角膜移植手术。移植手术是目前治疗角膜变薄等疾病的黄金标准，角膜变薄是一种不为人知的眼病，会导致许多人丧失视力。

"我们的技术是角膜修复领域的一次飞跃。"渥太华大学医学院副教授、渥太华大学心脏研究所生物工程与治疗方案（BEaTS）小组研究员 Emilio Alarcon 博士说："我们相信，这将成为治疗包括角膜炎在内的对角膜形状和几何形状有负面影响的疾病患者的实用解决方案。"

角膜是虹膜和瞳孔前面的保护性圆顶状眼球表面。它控制并引导光线进入眼球，帮助获得清晰的视力。角膜通常是透明的。但受伤或感染会导致角膜结疤。

渥太华大学医学院副教授、渥太华大学心脏研究所生物工程和治疗方案（BEaTS）小组研究员埃米利奥-阿拉尔孔（Emilio Alarcon）博士。资料来源：渥太华大学医学院

合作团队的研究成果发表在高影响力科学杂志《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。

该团队设计和测试的生物材料由短肽和称为糖胺聚糖的天然聚合物组成。这种材料以粘稠液体的形式，通过手术在角膜组织内形成一个微小的口袋后注入其中。在低能量蓝光的脉冲作用下，注入的肽基水凝胶会在几分钟内硬化并形成类似组织的三维结构。阿拉尔孔博士说，这将成为一种透明材料，其特性与猪角膜中测得的特性相似。

使用大鼠模型进行的体内实验表明，光活化水凝胶可以增厚角膜，而且没有副作用。与其他研究相比，研究小组采用的蓝光剂量要小得多，他们还成功地在体外猪角膜模型中测试了这项技术。在进行人体临床试验之前，有必要在大型动物模型中进行测试。

"我们的材料经过设计，能够采集蓝光能量，从而触发材料当场组装成类似角膜的结构。我们累积的数据表明，这种材料无毒，并能在动物模型中保持数周之久。"Alarcon博士说："我们预计我们的材料在人类角膜中将保持稳定且无毒，"他所在的渥太华大学实验室致力于开发具有心脏、皮肤和角膜组织再生能力的新材料。

这项严谨的研究历时七年多才进入发表阶段。

"从光源到研究中使用的分子，我们必须对这项技术所涉及的每一部分组件进行工程设计。这项技术的开发是为了实现临床转化，这意味着所有部件的设计都必须严格遵守无菌标准，最终实现可制造性，"Alarcon 博士说。

研究成果也是专利申请的重点，目前正在进行许可谈判。

Alarcon 博士是这项研究的资深作者，负责指导研究的材料设计方面，而渥太华大学的 Marcelo Muñoz 博士和 Aidan MacAdam 在创造这项新技术方面发挥了重要作用。跨学科合作者包括蒙特利尔大学科学家、角膜再生专家梅-格里菲斯博士和眼科与角膜移植专家伊莎贝尔-布鲁内特博士。

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