温医大眼视光林全愧团队创新研发三效合一多功能人工晶状体体系,为临床防治后发性白内障提供多模式协同干预新思路

白内障手术是目前治疗白内障的主要手段,但术后后发性白内障(PCO)这一并发症,仍会严重影响患者的视觉功能恢复。近日,温州医科大学附属眼视光医院林全愧研究员团队在国际期刊 Journal of Controlled Release(中科院一区Top期刊,最新影响因子12.4)在线发表了题为“Near-infrared activated drug-eluting intraocular lens enable synergistic photothermal and chemotherapeutic therapy for posterior capsule opacification”的研究论文。提出一种集成了近红外响应的按需释药、光热转换性能及抗细胞黏附特性的功能化人工晶状体,通过物理阻隔、热疗杀伤与抗增殖药物消融的三重协同机制,实现对残留晶状体上皮细胞增殖与黏附的双重抑制。在PCO动物模型中,该系统的抗黏附表面可有效减少细胞初始黏附,结合光热与抗增殖药物的联合作用,显著抑制残留细胞的过度增殖,维持后囊膜的透明性,从而有效延缓或阻止后发性白内障的发生,为眼科植入材料的智能化设计与临床转化提供了新思路。
研究背景与设计
PCO是白内障术后最常见的并发症,术后发生率在成人中约为20%~40%,在儿童群体中则高达100%,严重威胁术后远期视觉质量。目前,临床上针对PCO最主要的手段仍是Nd:YAG激光后囊膜切开术,然而该技术仅能在混浊形成后予以被动补救,且术后存在继发并发症的风险。近年来的多数研究策略局限于单一作用模式干预,缺乏对PCO发生过程中细胞黏附和增殖等多环节的统筹考量,因而难以实现长期稳定、可控性强的临床预防效果。

将抗增殖药物多柔比星(Dox)通过十四醇(TD)负载于聚多巴胺纳米颗粒(PDA NPs),得到功能型纳米颗粒TDP NPs。进一步将该纳米颗粒负载到抗黏附型人工晶状体(PEE)中,构建得到TDP NPs-PEE功能化人工晶状体。该体系中,TD稳定地将药物储存在人工晶状体内,并在外部近红外光刺激下实现按需可控释放。在术后早期阶段,该材料的抗黏附特性可有效减少残留晶状体上皮细胞的黏附。即便如此,若PCO仍无法完全避免,则需启动外部治疗干预。将光热疗法与化学药物治疗进行协同应用展现出更高的疗效和操作便利性。预期这一多模式协同策略将显著提升PCO的防治效果,并具有良好的临床转化应用前景。
研究结果
01光响应药物释放与光热功能
经多次808 nm激光照射,可实现光触发药物的阶梯式释放,单位质量的材料在单次光照可释放约0.015 μg药物;而无光照条件下药物无释放,说明具有良好的光控释药性能,且释放量可通过光照时长灵活调控。对材料进行不同功率的808 nm近红外光照射,材料升温随功率增加而升高,3.5 W/cm²时可达45 °C以上。热成像显示加热区域集中于照射范围,可形成良好的局部热效应。连续加热-冷却循环测试表明,各循环温度波形基本一致,证实该材料具备稳定的光热转化能力。

02体内动物模型验证
兔模型体内验证TDP NPs-PEE抗PCO效果。术后第14天起,对照组出现明显混浊,而NIR ON组透明度良好,至28天无显著混浊。对PCO严重程度进行打分,对照组各部分的数值均高于NIR ON组,且差异具有统计学意义。组织切片进一步证实,对照组细胞增殖明显,而NIR ON组未见明显增殖。热成像结果显示植入眼内光照后可达45 °C以上,能够有效诱导热损伤。基于该材料固有的抗黏附特性的光热治疗与药物治疗的协同组合,显著提高了对PCO的抑制效果。

03体内安全性评估
术后第28天评估TDP NPs-PEE及近红外照射的体内安全性。ERG检查显示手术眼与非手术眼波形稳定、无显著差异,各阶段波峰定量分析亦无明显变化。眼内压监测显示术后各组眼压轻微下降但均维持在正常范围(10–21 mmHg)。组织切片显示角膜、虹膜及视网膜结构完整,细胞形态正常,与对照组无差异。综上,TDP NPs-PEE材料对其他组织的形态和功能无显著影响,具有良好的生物相容性和安全性。

研究创新点
(1)构建三效合一的多功能人工晶状体平台
该研究首次将抗细胞黏附、近红外响应按需释药与光热转换性能集成于同一人工晶状体体系,实现了物理阻隔、热疗杀伤与化疗消融三重机制的协同互补,为解决PCO的治疗提供了集成化方案。
(2)提出“防-杀-消”序贯协同的抗PCO新策略
该体系通过抗黏附表面减少细胞初始黏附实现物理防御,通过光热效应消融残留细胞实现热力清除,通过药物缓释有效抑制增殖信号实现化学巩固,三者形成时间维度和作用维度上的有序配合,相比单一疗法显著提升了抗PCO效果。
(3)实现近红外光介导的时空精准按需治疗
利用近红外光良好的组织穿透性和可控性,该研究实现了药物释放的空间定点和时间按需双重精准调,有效避免药物提前耗竭或局部浓度过高带来的安全隐患。
(4)以植入物本身为治疗载体的原位治疗模式
以人工晶状体自身作为药物储库和能量转换终端,实现了“植入即治疗”的一站式策略,可显著改善患者术后依从性,降低治疗成本,具有较强的临床转化吸引力。
应用前景与未来展望
该功能化人工晶状体系统在PCO防治领域展现出显著的协同优势。通过多模态设计理念,可望突破传统单一策略疗效有限的瓶颈,为白内障术后并发症的综合管理提供一体化解决方案。同时,该功能化平台的设计理念还可拓展至其他植入性医疗器械(如青光眼引流阀、角膜植入物等),为更广泛的术后纤维化及炎症相关并发症提供通用性解决策略。
此外,该研究可从以下方面深入拓展:其一,进一步优化近红外光照射参数,以实现更精准、更安全的体内光热调控,并系统评估长期光热暴露对眼内微环境的影响。其二,开发集成化的诊疗一体化系统,例如将光热治疗模块与眼前节OCT或裂隙灯成像相结合,实现对PCO发生风险的实时评估与治疗参数的动态调整。
论文作者与基金支持
本研究得到浙江省自然科学基金支持。温州医科大学眼视光学院(生物医学工程学院)、附属眼视光医院2021级硕士研究生胡玉林为本文第一作者,林全愧研究员为通讯作者。
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