一項新研究顯示，生物仿生材料在接受低能量藍光脈衝照射時，可以重塑受損角膜，包括增加角膜厚度。這些發現有可能影響數百萬人。渥太華大學的一組研究人員及其合作者發現了一種可注射生物材料的巨大潛力，這種材料在低能量藍光脈衝的觸發下可立即修復眼睛的圓頂外層。

渥太華大學的一個研究小組及其合作者揭示了一種由低能量藍光脈衝激活的可注射生物材料在現場修復眼球穹隆外層方面的巨大潛力。資料來源：渥太華大學醫學院

多學科研究人員的研究結果令人信服，他們採用的設計方法以生物仿生學為指導，從大自然中汲取創新靈感，結果表明，新型光活化材料可用於有效重塑和增厚受損角膜組織，促進癒合和恢復。

這項技術有可能改變角膜修復領域的遊戲規則；全球有數千萬人患有角膜疾病，只有一小部分人有資格接受角膜移植手術。移植手術是目前治療角膜變薄等疾病的黃金標準，角膜變薄是一種不為人知的眼病，會導致許多人喪失視力。

“我們的技術是角膜修復領域的一次飛躍。”渥太華大學醫學院副教授、渥太華大學心臟研究所生物工程與治療方案（BEaTS）小組研究員Emilio Alarcon 博士說：”我們相信，這將成為治療包括角膜炎在內的對角膜形狀和幾何形狀有負面影響的疾病患者的實用解決方案。”

角膜是虹膜和瞳孔前面的保護性圓頂狀眼球表面。它控制並引導光線進入眼球，幫助獲得清晰的視力。角膜通常是透明的。但受傷或感染會導致角膜結疤。

渥太華大學醫學院副教授、渥太華大學心臟研究所生物工程和治療方案（BEaTS）小組研究員埃米利奧-阿拉爾孔（Emilio Alarcon）博士。資料來源：渥太華大學醫學院

合作團隊的研究成果發表在高影響力科學雜誌《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上。

該團隊設計和測試的生物材料由短肽和稱為糖胺聚醣的天然聚合物組成。這種材料以粘稠液體的形式，通過手術在角膜組織內形成一個微小的口袋後注入其中。在低能量藍光的脈衝作用下，注入的肽基水凝膠會在幾分鐘內硬化並形成類似組織的三維結構。阿拉爾孔博士說，這將成為一種透明材料，其特性與豬角膜中測得的特性相似。

使用大鼠模型進行的體內實驗表明，光活化水凝膠可以增厚角膜，而且沒有副作用。與其他研究相比，研究小組採用的藍光劑量要小得多，他們還成功地在體外豬角膜模型中測試了這項技術。在進行人體臨床試驗之前，有必要在大型動物模型中進行測試。

“我們的材料經過設計，能夠採集藍光能量，從而觸發材料當場組裝成類似角膜的結構。我們累積的數據表明，這種材料無毒，並能在動物模型中保持數週之久。”Alarcon博士說：”我們預計我們的材料在人類角膜中將保持穩定且無毒，”他所在的渥太華大學實驗室致力於開發具有心臟、皮膚和角膜組織再生能力的新材料。

這項嚴謹的研究歷時七年多才進入發表階段。

“從光源到研究中使用的分子，我們必須對這項技術所涉及的每一部分組件進行工程設計。這項技術的開發是為了實現臨床轉化，這意味著所有部件的設計都必須嚴格遵守無菌標準，最終實現可製造性，”Alarcon 博士說。

研究成果也是專利申請的重點，目前正在進行許可談判。

Alarcon 博士是這項研究的資深作者，負責指導研究的材料設計方面，而渥太華大學的Marcelo Muñoz 博士和Aidan MacAdam 在創造這項新技術方面發揮了重要作用。跨學科合作者包括蒙特利爾大學科學家、角膜再生專家梅-格里菲斯博士和眼科與角膜移植專家伊莎貝爾-布魯內特博士。