复旦大学专家(jia)在圆锥角膜交联原位供氧(yang)研究方面获得突破。
圆锥角膜相关研究概念图。本文图片均为复旦大学附属眼耳鼻喉科医院供图
7月(yue)5日，澎(peng)湃新闻记者(zhe)从复旦大学附属眼耳鼻喉科医院获悉，近日该院黄(huang)锦海(hai)、周行涛(tao)团队与哈佛(fo)大学教授陶伟团队联手，共同(tong)在《自然·通讯》（Nature Communications）发布了一项重(zhong)要研究成果，题为“Development of graphitic carbon nitride quantum dots-based oxygen self-sufficient platforms for enhanced corneal crosslinking”（原位自供氧(yang)g-C3N4 QDs平(ping)台的研发及其提高角膜交联效果的机制研究），详细阐述了以(yi)石墨相氮化碳量子点（g-C3N4 QDs）为核心的自供氧(yang)平(ping)台如何(he)有效提升角膜交联效果及其作用机制。这是首次有研究揭(jie)示g-C3N4 QDs在角膜交联领(ling)域的应用潜力，标志着该领(ling)域研究新的重(zhong)要突破。
g-C3N4量子点光敏剂(ji)角膜交联模式图。
圆锥角膜（Keratoconus）是一种双(shuang)侧性、进行性的角膜扩张疾病，通常(chang)起病于青春期，发病率(lu)约为1/2000（不同(tong)种族间存在差异），且呈现出逐年上升的趋势。此疾病以(yi)角膜基质进行性变薄、角膜局部呈锥形(xing)前(qian)凸为特征，临床(chuang)表现为近视、不规则散光和(he)瘢痕等，导致视物(wu)模糊、重(zhong)影、眩光等视觉障碍，有致盲风险。目前(qian)，圆锥角膜已成为角膜移植手术的主要原因之一，部分患者(zhe)最终需要进行角膜移植。
在当前(qian)的治疗手段中，角膜交联术（Corneal Cross-linking，简称CXL）是国际公认的能够有效阻止和(he)延缓圆锥角膜进展的主要方法。该技术首先将核黄(huang)素（Riboflavin，简称Rf）渗透到角膜基质层，随后通过光化学反应产生活性氧(yang)，经过一系列反应来增(zeng)强胶原纤维(wei)间的结合力，进而(er)提升角膜的生物(wu)力学强度，以(yi)期达到加固角膜，减缓或控制角膜膨出，并防止角膜进一步变薄变形(xing)和(he)视力恶化的目的。
然而(er)，角膜交联术的效果受到角膜基质层内(nei)氧(yang)气浓度的影响。随着UVA（紫外线辐射A段）照射功(gong)率(lu)的增(zeng)加和(he)光照时间的延长，角膜内(nei)的氧(yang)浓度会(hui)剧降。若无法及时补充基质层内(nei)的氧(yang)，角膜交联的效果将显著降低。在快速角膜交联术中，由于使用了更高强度的UVA，角膜基质内(nei)的氧(yang)会(hui)快速耗竭(jie)，影响最终交联效果。因此，探索新的供氧(yang)方式和(he)机制，特别是在交联光源(yuan)照射下能够原位自供氧(yang)的新方法，对于解决(jue)交联过程中的供氧(yang)问题具有重(zhong)要意义。
聚(ju)焦(jiao)圆锥角膜及角膜交联疗法的关键临床(chuang)问题，黄(huang)锦海(hai)、周行涛(tao)团队深(shen)入纳米(mi)材料与临床(chuang)应用的医工交叉研究领(ling)域，不断探索与创新。在先前(qian)成功(gong)开发出能够携(xie)带亲(qin)水性核黄(huang)素分子透过疏水角膜上皮的跨(kua)上皮ZIF-8/RF木(mu)槿花状复合纳米(mi)材料滴眼液后（Advanced Materials 2022），团队又取得新突破，设计新型自供氧(yang)g-C3N4 QDs光敏剂(ji)，不仅可以(yi)用作光催化产氧(yang)的催化剂(ji)，更能作为角膜交联的光敏剂(ji)，首次有效解决(jue)角膜交联过程中的供氧(yang)难题。
这一创新，极大地提升了角膜交联尤其是快速角膜交联的效果，使其在更短的时间内(nei)即(ji)可达到与经典去上皮角膜交联相媲美的效果。这一创新型试剂(ji)也为圆锥角膜的治疗提供全新的药物(wu)选(xuan)择和(he)治疗策略。
杨梅(mei)、陈婷(ting)婷(ting)、陈鑫、潘虹(hong)霰、赵国丽为本论(lun)文第一作者(zhe)。杨梅(mei)、周行涛(tao)、黄(huang)锦海(hai)为本论(lun)文通讯作者(zhe)。