渥太华大学的一组研究人员及其合作者透露，一种由低能蓝光脉冲激活的可注射生物材料具有现场修复眼睛圆顶外层的巨大潜力。来源:渥太华大学医学院
一项新的研究表明，当低能量蓝光脉冲时，仿生材料可以重塑受损的角膜，包括增加它们的厚度。这些发现可能会影响数百万人。
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，这种材料由低能蓝光脉冲触发，可以立即修复眼睛的圆顶外层。
遵循仿生学指导的设计方法——从自然中获得灵感的创新——多学科研究人员令人信服的结果表明，一种新型的光激活材料可以有效地重塑和增厚受损的角膜组织，促进愈合和恢复。
这项技术可能会改变角膜修复的游戏规则;全球有数千万人患有角膜疾病，只有一小部分人有资格进行角膜移植。移植手术是目前治疗导致角膜变薄的疾病的黄金标准，比如圆锥角膜，这是一种鲜为人知的眼病，会导致许多人失明。
“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和治疗解决方案(BEaTS)小组研究员Emilio Alarcon博士说:“我们相信，这可能成为一种实用的解决方案，用于治疗对角膜形状和几何形状产生负面影响的疾病，包括圆锥角膜。”
角膜是位于虹膜和瞳孔前的保护层，呈圆顶状。它控制和引导光线进入眼睛，帮助获得清晰的视力。它通常是透明的。但损伤或感染会导致角膜结疤。
Emilio Alarcon博士是渥太华大学医学院的副教授，也是渥太华大学心脏研究所生物工程和治疗解决方案(BEaTS)小组的研究员。来源:渥太华大学医学院
该合作小组的研究成果发表在《高级功能材料》杂志上，这是一份影响力很大的科学杂志。
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，通过手术制造出一个小口袋后，被注入角膜组织。当低能量蓝光脉冲时，注入的肽基水凝胶会在几分钟内硬化并形成类似组织的3D结构。Alarcon博士说，这就变成了一种透明的材料，具有与猪眼角膜相似的特性。
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，研究小组使用的蓝光剂量要小得多，他们还成功地在离体猪角膜模型中测试了这项技术。在临床人体试验之前，有必要在大型动物模型中进行测试。
“我们的材料经过设计，可以收集蓝光能量，从而触发材料的现场组装，形成类似角膜的结构。我们的累积数据表明，这些材料是无毒的，并且在动物模型中可以保留数周。Alarcon博士说:“我们希望我们的材料在人类角膜中保持稳定和无毒。”Alarcon博士的渥太华大学实验室专注于开发具有心脏、皮肤和角膜组织再生能力的新材料。
这项严谨的研究花了7年多的时间才到达发表阶段。
“我们必须设计技术中涉及的每一部分组件，从光源到研究中使用的分子。Alarcon博士说:“这项技术是为临床应用而开发的，这意味着所有组件必须按照严格的无菌标准设计，最终可生产。”
研究结果也是一项专利申请的重点，目前正在就许可进行谈判。
Alarcon博士是这项研究的资深作者，他指导了研究的材料设计方面，而渥太华大学的Marcelo博士Mu?oz和aidan MacAdam在创造这项新技术方面发挥了重要作用。跨学科的合作者包括蒙塔斯大学的科学家、角膜再生专家梅·格里菲斯博士和眼科和角膜移植专家伊莎贝尔·布鲁内特博士。
参考文献:Aidan J. MacAdam, Marcelo Munoz, Jinane El Hage, Kevin Hu, Alex Ross, Astha Chandra, Jodi D. Edwards, Zian Shahid, Sophia Mourcos, Maxime E. Comtois-Bona, Alejandro Juarez, Marc Groleau, Delali shaa d
该项目得到了合作健康研究项目拨款、国家科学研究委员会发现拨款、安大略省政府和渥太华大学心脏研究所的支持。
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