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浙江大學姚克、韓海杰團隊 Sci. Adv.:基底膜仿生水凝膠促進角膜損傷少瘢痕化愈合
2024-12-23  來源:高分子科技

  在包括中國在內(nèi)的廣大發(fā)展中國家,角膜盲是僅次于白內(nèi)障的第二大致盲性眼病,全球范圍內(nèi)有1200多萬角膜盲患者。角膜外傷、感染等多種疾病均會對角膜的正常結(jié)構(gòu)和生理機能造成破壞,引發(fā)角膜損傷愈合級聯(lián)反應,導致角膜瘢痕性失明。角膜上皮基底膜是在角膜上皮和基質(zhì)層之間形成的高度特化的細胞外基質(zhì)。其功能在于錨定角膜上皮細胞,支持其生長分化;并且可以通過結(jié)合局部細胞因子,調(diào)節(jié)其濃度,從而影響細胞功能。在角膜損傷的背景下,上皮基底膜屏障被破壞,使得上皮來源的細胞因子大量涌入基質(zhì)層,放大損傷愈合級聯(lián)反應,造成角膜瘢痕。由此可見,基底膜屏障對于決定角膜損傷愈合的結(jié)局具有關(guān)鍵作用。


  近期,浙江大學眼科醫(yī)院/浙大二院眼科中心姚克教授和韓海杰研究員團隊構(gòu)建了基底膜仿生水凝膠,用于角膜損傷的治療。該研究從剖析人角膜基底膜的組分入手,通過透射電鏡、免疫染色等手段,確定了基底膜的重要組分,包括膠原和硫酸肝素。進一步借助模擬計算分析,驗證肝素對于角膜損傷相關(guān)細胞因子具有較強的相互作用。基于前期結(jié)果,研究人員將膠原蛋白衍生的明膠和高度硫酸化的肝素經(jīng)修飾后,制備得到了基底膜仿生水凝膠(圖1。仿生水凝膠具有良好的吸附角膜損傷相關(guān)細胞因子的能力,并限制因子的擴散,從而模擬了天然角膜基底膜的屏障功能。在新西蘭兔和食蟹猴角膜損傷模型中,基底膜仿生水凝膠均有效促進了角膜損傷愈合,并顯著抑制了角膜纖維化的進展(圖2)。研究“Biologically inspired bioactive hydrogels for scarless corneal repair”為題發(fā)表在《Science Advances》上(Sci Adv., 202410(51):eadt1643.。文章第一作者是浙江大學博士研究生黃佳男蔣拓穎郄繼巧。該研究得到國家自然科學基金浙江省重點研發(fā)計劃的支持。


1. 由人角膜上皮基底膜啟發(fā)設(shè)計的仿生水凝膠


2. 基底膜仿生水凝膠在食蟹猴角膜損傷模型中促進角膜損傷、抑制角膜纖維化的效果評估及相關(guān)機制研究


  該工作是以角膜損傷修復過程中,基底膜受損導致角膜上皮來源細胞因子放大損傷愈合級聯(lián)反應,導致瘢痕形成這一病理機制為切入點,突破主流研究致力于促進損傷愈合而忽略瘢痕形成的局限性,創(chuàng)新性地結(jié)合組織工程學手段,提出通過重建基底膜屏障來調(diào)控損傷愈合級聯(lián)反應,實現(xiàn)角膜有序再生和修復的新策略(圖3該基底膜仿生水凝膠既能用于預防角膜損傷后瘢痕形成,又能替代角膜移植術(shù)去除已有的角膜瘢痕,實現(xiàn)“防治一體”。


3. 基底膜仿生水凝膠促進角膜損傷少瘢痕化愈合


  原文鏈接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt1643

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