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多孔納米

疊氮化透明質酸-膠原水凝膠（HA50-Col3）用于修復角膜缺損的研究

發布時間：2021-04-13 作者：axc 分享到：

角膜是眼球的最外層部分，能夠將光聚焦到眼內神經感覺系統上并為眼球提供保護，然而角膜損傷或疾病會迅速導致角膜瘢痕和變薄，**導致失明。角膜移植能****角膜盲，但存在角膜供體短缺等問題。克服角膜移植限制的一個**的方法是使用生物材料來替代受損的角膜組織。通過生物正交應變反應促進的疊氮化物-炔烴環加成（SPACC）反應來交聯透明質酸和膠原蛋白的方法，制備了一種可流入角膜缺陷并在幾分鐘內交聯的新型水凝膠。

**，用疊氮化物和二苯并環辛炔胺（DBCO）在N-羥基琥珀酰亞胺（NHS）催化作用下對透明質酸和膠原進行改性（圖1a, b）。通過吸光度光譜對DBCO和疊氮化物進行了定量分析，結果表明DBCO的取代度為4.63%，而疊氮化物的取代度為1.66%。然后將透析后的疊氮化透明質酸（HA-azide）與接枝BDCO的膠原（Col-DBCO）混合，通過SPAAC反應交聯，制備透明質酸-膠原水凝膠（圖1c）。

接著，在體積比為1：1的情況下，通過調控不同濃度的HA-azide與Col-DBCO研究了水凝膠的力學性能。當Col-DBCO保持在3 mg/mL時，水凝膠的儲存和損失模量隨HA-azide的增加而增加，同樣的，當HA-azide濃度保持在50 mg/mL時，Col-DBCO含量從1增加到3 mg/mL時，兩個模量也增加。其中HA-azide的**濃度為25 mg/mL和1.5 mg/mL Col-DBCO（HA50-Col3）水凝膠更硬，更接近角膜基質（圖2a-d）。

我們將兔角膜作為角膜缺陷填充物，測量了HA50-Col3水凝膠的力學性能。為了排除膠原蛋白纖維斷裂的負面影響，使用完整的角膜（紅色圓圈）和受傷的角膜（藍色圓圈）作為陽性和陰性對照。各樣品的儲存模量和損失模量隨頻率的增加而增加，損傷角膜的儲存和損失模量約為完好角膜的20%，當填充HA50-Col3水凝膠后，模量增加到完整角膜填充的55％左右。

為了進一步了解HA-Col水凝膠促進角膜創面愈合的潛力，研究者使用板角膜創面模型進行了體內研究。**，在角膜中央用特制的3.5毫米真空環鉆損傷角膜，然后將水凝膠加入創面。原位形成凝膠后在7天的傷口愈合過程中，未見到兔角膜上水凝膠的腫脹或收縮且受傷的角膜始終保持透明。同時，角膜切除區域與相鄰的正常角膜之間具有平滑的過渡，一周后角膜曲率完全恢復。相反，在不使用凝膠的情況下，角膜切除區域的厚度則比鄰近的角膜薄，并且在角膜中央呈凹陷狀（圖6）。角膜切片免疫熒光染色顯示在HA50-Col3處理后的角膜上分別有再生上皮組織和水凝膠兩層，而沒有應用水凝膠的角膜上只有單層的上皮組織。與此同時，角膜切除區角質細胞比正常角膜和水凝膠處理傷后的角膜細胞更活躍，而且HA50-Col3顯著降低了α-SMA的表達，避免形成肌纖維細胞和角膜瘢痕（圖7）。總之，HA50-Col3不會引起明顯的成肌纖維細胞活化，并且可以支持再生的上皮細胞層內的緊密連接，是具有潛力的作為角膜基質替代的候選材料。