角膜处在眼组织最外层，具有保护作用，易受到损伤。角膜修复材料作为捐献角膜的替代材料，能够一定程度上缓解供体角膜的短缺，让更多患者重见光明。目前研究的角膜修复材料主要集中于材料力学、光学性能的提升及角膜上皮细胞在材料表面再上皮化速度的提升。然而，角膜修复材料不仅为角膜上皮的修复，还包含角膜基质的修复。在前期的研究中发现，角膜基质层在受损后易发生瘢痕性修复，形成角膜斑翳，影响角膜的透明度。因此，需要进一步设计角膜修复材料使其具备一定抗瘢痕修复的能力，更好地重建视功能。
近期，华南理工大学材料科学与工程学院任力教授团队通过负载生物小分子设计构建了具有抗角膜瘢痕修复的胶原基角膜修复材料。此项研究成果以“Collagen-based materials combined with microRNA for repairing cornea wounds and inhibiting scar formation”为题发表于Biomaterials Science, 2019, 7, 51 – 62, 并选为该期杂志封面文章。
图1. 具有抗瘢痕修复能力的胶原基角膜修复材料制备示意图与术后作用机理
首先制备出具有负载与保护生物小分子的金纳米颗粒，再将microRNA-133b与之结合后再负载到胶原基角膜修复材料的表面或内部。结果表明，这两种负载方式对胶原基材料自身的关键理化性能，如力学强度与光学性能无显著影响。在金纳米颗粒的保护下下，microRNA-133b可以在制备过程中保持稳定并在应用时从材料中释放出来进入角膜基质细胞发挥作用。MicroRNA-133b可以抑制角膜基质细胞向肌成纤维细胞转化，以此来降低角膜修复过程中紊乱胶原纤维的分泌，使角膜基质结构更为有序，增强其透明性，这一过程在体外细胞实验与体内动物实验均得到了良好的验证。
图2 新西兰兔角膜板层移植模型术后基质修复观察到实验组（Col-AMS，Col-AMI）的瘢痕形成明显少于对照组（Control，Col）。
论文的第一作者为华南理工大学材料科学与工程学院博士研究生赵轩，共同通讯作者为宋文婧讲师与任力教授。该工作得到了国家重点研发计划资助（2017YFC1105000）、国家自然科学基金（51232002, 51603073）、广州市珠江科技新星项目（201710010195）、广东省科技计划项目（2014B090907004, 2017A030313294）和中央高校基本科研专项资金的资助。
附：杂志封面
论文连接：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/bm/c8bm01054d
相关进展
华南理工大学功能化组织修复团队贾永光副研究员、任力教授等人基于主客体识别组装制备了的低分子量聚乙烯醇的自修复水凝胶
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