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Bioactive Materials
眼科粘附性生物活性材料研究

2026-01-10

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该文章系统综综综述了粘附性生物活性材料在眼科修复和再生治疗中的最新进展,综综了湿粘附策略、微结构调控、药物递送等多功能化设计,为未来开发具有智能响应和可编程性能的生物材料提供了明确方向。

 

文献概述

本文《Adhesive bioactive materials in ocular applications: Toward smart, regenerative, and minimally invasive therapies》,发表于《Bioactive Materials》杂志,回顾并综述了粘附性生物活性材料在眼科修复中的应用。文章从湿组织粘附机制、材料分类、交联策略、到生物相容性和降解性等多个维度进行了系统分析,并进一步讨论了生物活性材料在角膜和视网膜修复中的潜力与挑战。

背景知识

眼科手术和创伤修复中,传统缝合方法常导致散光、炎症、感染等并发症,且供体角膜资源有限。因此,开发可替代缝合的生物粘合材料成为研究热点。这些材料不仅需要具备良好的湿粘附性能,还需与组织再生微环境兼容,例如透明性、折射率匹配、粘附稳定性、降解动力学与修复同步等。近年来,仿生粘附机制(如章鱼吸盘、壁虎刚毛结构)、湿粘附化学(多酚/儿茶酚化学)以及动态共价交联等策略被广泛探索。同时,材料被设计为可注射或预成型贴片形式,以适应微创手术需求。尽管已有多种天然和合成来源的粘附材料在动物模型中显示出良好的粘附强度和生物相容性,但如何在保持透明性的同时增强粘附力、延长降解时间、并整合再生因子(如干细胞、外泌体)仍是当前研究的关键挑战。

 

提供基因敲除、基因敲入、转基因小鼠模型定制服务,支持角膜修复、视网膜再生等眼科疾病研究,涵盖从模型构建到药效评价的全流程服务。

 

研究方法与实验

该研究从材料粘附机制出发,系统分析了湿粘附材料的设计框架,包括界面键合和能量耗散两个核心要素。文章回顾了多种粘附机制,如分子间作用(共价键、氢键、静电作用等)、拓扑缠绕(聚合物链渗透)、机械互锁(微粗糙表面嵌入)、接触分裂(多点微接触)、吸附/负压(仿吸盘机制)等。并进一步讨论了不同材料(如纤维蛋白胶、氰基丙烯酸酯、胶原蛋白、明胶、透明质酸、壳聚糖、PEG等)在角膜、结膜、视网膜修复中的应用及其优劣势。材料分类依据包括应用部位(眼表 vs. 眼底)、来源(天然 vs. 合成)、交联策略(物理 vs. 化学交联)等维度。研究还总结了湿粘附策略,如排水型粘附(粉末型、疏水涂层、微结构设计)、水稳定型粘附(多酚化学、动态共价键)等,强调材料在湿润生理环境中的粘附稳定性与力学适配的重要性。

关键结论与观点

  • 粘附性生物活性材料在眼科应用中需兼顾透明性、机械强度、湿粘附能力、生物相容性及可控降解性。
  • 纤维蛋白胶和氰基丙烯酸酯是目前临床最常用的粘合剂,但前者粘附力弱、降解快,后者易引发炎症和异物反应。
  • 仿壁虎和仿章鱼的粘附结构在实验室阶段展现出良好湿粘附性能,但因光学干扰和制造复杂性尚未广泛应用于临床。
  • 天然来源的材料如胶原、明胶、去细胞基质等具备优异生物相容性,但需化学或物理交联以增强粘附强度和耐久性。
  • 合成材料如GelMA、HA复合、PEG系统等具备可调控性,适用于个性化治疗,但需解决生物降解速率与组织修复同步性问题。
  • 湿粘附材料的交联策略和网络结构设计是提升粘附稳定性和抗疲劳性能的关键。
  • 未来发展方向包括3D打印定制、干细胞/外泌体协同递送、刺激响应型粘附系统,以实现智能再生平台。

研究意义与展望

文章指出,开发具备智能响应、同步组织修复和再生功能的粘附生物材料是眼科生物材料研究的重要方向。通过整合先进交联化学、生物制造技术、以及再生因子递送系统,有望实现更安全、更有效的微创眼科治疗。未来研究应进一步优化湿粘附稳定性、长期生物安全性,并探索材料在个性化医疗和可编程组织修复中的转化潜力。

 

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结语

综上所述,粘附性生物活性材料在眼科修复领域展现出替代传统缝合和移植的潜力,尤其是在提升手术效率、减少并发症、促进组织再生方面。当前研究已从基础粘附机制延伸到多功能化设计,并逐步向临床转化。然而,材料在湿润环境下的粘附强度、光学稳定性、长期生物安全性及降解动力学仍需进一步优化。未来,结合3D打印、干细胞递送、以及刺激响应型释放系统,将有望推动该类材料迈向更智能化、精准化和可编程化,从而为角膜修复、视网膜重建等复杂眼科挑战提供更优解决方案。

 

文献来源:
Yifei Niu, Saiqun Li, Fei Yu, Xuan Zhao, and Jin Yuan. Adhesive bioactive materials in ocular applications: Toward smart, regenerative, and minimally invasive therapies. Bioactive Materials.
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