引言:「奈米材料」應用於眼科治療進展如何?
什麼是「奈米材料」?
奈米材料一般是指直徑1~1000nm的奈米顆粒。奈米顆粒既能單獨應用,也能和其他材料組成複合物來改善材料性能。奈米材料被廣泛應用於眼科疾病的治療中,既往相關研究集中在通過奈米材料遞送藥物方面。近年來再生醫學和基因治療迅速發展,人們逐漸發現奈米材料應用於這些方面也很有潛力。
奈米材料參與藥物遞送
1.奈米藥物遞送系統在眼表疾病中的應用
滴眼液是治療眼表疾病最常用的手段,但普通滴眼液常有眼錶停留時間短、角膜通透性低的問題。Sun等為了解決這些問題,製備了苯硼酸‑殼寡糖‑維生素E共聚物,用於黏附伏立康唑負載的奈米蛋白。苯硼酸含有的苯基取代基和羥基可在生理pH下與角膜蛋白上的唾液酸殘基形成絡合物,殼寡糖攜帶的正電荷可與帶負電的唾液酸殘基形成靜電相互作用。結果顯示該體系在兔眼真菌性角膜炎模型中顯著增加了藥物保留率。有學者用辛基三甲基矽烷和微乳液結合製備矽殼奈米顆粒來搭載比馬前列腺素,噴塗在隱形眼鏡上,發現兔淚液在72 h內的所有時間點都顯示出比使用滴眼液和傳統浸泡鏡片組有著更高的藥物濃度。
2.奈米藥物遞送系統在後囊膜混濁(PCO)治療中的應用
白內障是視力障礙的主要原因,PCO是現代白內障手術最常見的長期併發症,術後可引起嚴重的視力損傷。近年來,國內外研究團隊在對PCO的防治上主要集中在改善手術技術、人工晶狀體設計以及藥物治療的方式,奈米材料在人工晶狀體設計和遞送藥物到後囊膜方面起到了非常重要的作用。
3.奈米藥物遞送系統在眼後節疾病中的應用
在眼後節疾病的治療中,眼部屏障尤其是血眼屏障的存在導致藥物遞送到眼後節受到限制,因此增強藥物的滲透性和靶向 性在用於眼後節治療的藥物載體中顯得尤為重要。結膜下注射是眼後節給藥的途徑之一,注射到結膜下的藥物可通 過鞏膜進入眼內,並通過結膜血液和淋巴流動直接清除。Pandit等為了解決抗血管內皮生長因子(VEGF)藥物的滲透性,應用化學溶劑蒸發法制備了殼寡糖包裹的PLGA奈米顆粒,並採用4因子、3級Box‑Behnken統計設計最佳化,發現最佳化的殼寡糖‑PLGA奈米顆粒包被貝伐珠單抗在鞏膜上的通透性明顯優於普通溶液。
奈米材料用於眼再生醫學
近年來,再生醫學發展迅速,在治療角膜、晶狀體和視網膜疾病中,再生技術可能能使損傷的組織恢復功能。目前,再生策略仍處於研究早期階段,而奈米材料能製成支架維持組織形態,用於調節幹細胞的遷移、增殖和分化,還能搭載藥物促進細胞代謝和活性,是再生過程中的有力輔助工具。
1.奈米材料在角膜再生中的應用
角膜再生中的臨床前試驗研究重點目前在角膜基質細胞和角膜內皮細胞的再生長和分化上,第一階段的臨床應用主要是培養基質層幹細胞來癒合患者的基質層瘢痕。用於角膜組織再生的支架需要有良好的透光率和降解性能,天然的奈米材料透光率好,但比合成材料機械強度弱,降解更快,因此近些年的研究者們更傾向將不同的天然奈米材料與合成型聚合物組成混合物來作為支架,並調節它們的比例,將材料的優點最大化。
2.奈米材料在晶狀體再生中的應用
再生醫學的發展使得晶狀體再生取得了重大進展。Lin等創造了一種新的撕囊方式,大大減小了撕囊時對前囊膜的損傷,能更大程度保存晶狀體上皮細胞(LEC)的完整性,他們的實驗中兔子和幼兒分別在7周和5個月後長出了透明雙凸的晶狀體。
3. 奈米材料在視網膜再生中的應用
視網膜色素上皮(rRPE)再生的誘導常用來治療視網膜退行性疾病,仿生支架的使用常常會提高RPE的植入成功率,支持視網膜再生的支架需要能模擬細胞外基質(ECM),促進視網膜再生中的細胞增殖、遷移、黏附和形態支持的能力。
奈米材料作為基因載體
基因治療在眼科疾病防治中有巨大的潛力,一方面血‑眼屏障使眼睛的免疫系統對外來抗原相對耐受,另一方面有很多遺傳性眼病的突變基因已被識別,為基因治療開發提供了眾多靶點選擇。基因治療的常用載體包括腺相關病毒、腺病毒和慢病毒等,但是病毒類載體存在安全性、基因載量有限和高昂成本等侷限,人們在尋找可以替代的非病毒載體方面作出了重大努力,奈米材料是其中被廣泛研究的一種。
1.奈米基因載體在眼表疾病中的應用:提高基因轉染的效率和實現角膜穿透是近年來角膜基因治療研究者們主要努力的方向。
2.奈米基因載體在視網膜疾病中的應用:玻璃體注射的奈米顆粒能否成功到達視網膜主要取決於注入物的電荷和大小,近年來研究者不斷尋找開發新型奈米材料或複合材料來增加基因載體在視網膜的穿透性和轉染效率。
以上內容摘自:陳姝穎,傅秋黎,姚克.奈米材料應用於眼科治療的研究進展[J].中華眼科雜誌,2022,58(10): 831-838. DOI: 10.3760/cma.j.cn112142-20220130-00043.
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