角膜處在眼組織最外層，具有保護(hù)作用，易受到損傷。角膜修復(fù)材料作為捐獻(xiàn)角膜的替代材料，能夠一定程度上緩解供體角膜的短缺，讓更多患者重見光明。目前研究的角膜修復(fù)材料主要集中于材料力學(xué)、光學(xué)性能的提升及角膜上皮細(xì)胞在材料表面再上皮化速度的提升。然而，角膜修復(fù)材料不僅為角膜上皮的修復(fù)，還包含角膜基質(zhì)的修復(fù)。在前期的研究中發(fā)現(xiàn)，角膜基質(zhì)層在受損后易發(fā)生瘢痕性修復(fù)，形成角膜斑翳，影響角膜的透明度。因此，需要進(jìn)一步設(shè)計(jì)角膜修復(fù)材料使其具備一定抗瘢痕修復(fù)的能力，更好地重建視功能。
近期，華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院任力教授團(tuán)隊(duì)通過負(fù)載生物小分子設(shè)計(jì)構(gòu)建了具有抗角膜瘢痕修復(fù)的膠原基角膜修復(fù)材料。此項(xiàng)研究成果以“Collagen-based materials combined with microRNA for repairing cornea wounds and inhibiting scar formation”為題發(fā)表于Biomaterials Science, 2019, 7, 51 – 62, 并選為該期雜志封面文章。
圖1. 具有抗瘢痕修復(fù)能力的膠原基角膜修復(fù)材料制備示意圖與術(shù)后作用機(jī)理
首先制備出具有負(fù)載與保護(hù)生物小分子的金納米顆粒，再將microRNA-133b與之結(jié)合后再負(fù)載到膠原基角膜修復(fù)材料的表面或內(nèi)部。結(jié)果表明，這兩種負(fù)載方式對膠原基材料自身的關(guān)鍵理化性能，如力學(xué)強(qiáng)度與光學(xué)性能無顯著影響。在金納米顆粒的保護(hù)下下，microRNA-133b可以在制備過程中保持穩(wěn)定并在應(yīng)用時(shí)從材料中釋放出來進(jìn)入角膜基質(zhì)細(xì)胞發(fā)揮作用。MicroRNA-133b可以抑制角膜基質(zhì)細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，以此來降低角膜修復(fù)過程中紊亂膠原纖維的分泌，使角膜基質(zhì)結(jié)構(gòu)更為有序，增強(qiáng)其透明性，這一過程在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)與體內(nèi)動物實(shí)驗(yàn)均得到了良好的驗(yàn)證。
圖2 新西蘭兔角膜板層移植模型術(shù)后基質(zhì)修復(fù)觀察到實(shí)驗(yàn)組（Col-AMS，Col-AMI）的瘢痕形成明顯少于對照組（Control，Col）。
論文的第一作者為華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生趙軒，共同通訊作者為宋文婧講師與任力教授。該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助（2017YFC1105000）、國家自然科學(xué)基金（51232002, 51603073）、廣州市珠江科技新星項(xiàng)目（201710010195）、廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014B090907004, 2017A030313294）和中央高校基本科研專項(xiàng)資金的資助。
附：雜志封面
論文連接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/bm/c8bm01054d
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