隐形眼镜可协助治疗青光眼

诸平

据美国化学会《化学与工程新闻》（C&EN）周刊网站2014年2月19日报道，美国西北大学（Northwestern University）和加州大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles，简称UCLA）的研究人员合作，开发出一种生物新材料，使隐形眼镜具有新功能，在过去单一矫正视力的基础上，又增添了可以协助治疗青光眼的作用。实际上是隐形眼镜成为一种治疗青光眼药物的有效载体，在眼泪中发现的一种酶的作用下可以控制方式释放出药物,起到治疗之功效。图1就是这种含有治疗青光眼药物的隐形眼镜镜片。

 

图1 含有治疗青光眼药物的隐形眼镜镜片

研究人员设计的这种对青光眼有辅助治疗作用的隐形眼镜镜片，是在水凝胶隐形眼镜镜片内嵌入可以释放治疗青光眼药物的凝胶，受到眼泪中一种酶的作用之后，隐形眼镜镜片就以可控式释放药物。这种药物释放与青光眼患者使用眼药水相比较，不仅更方便，而且用药剂量均衡一致。这项研究成果2014年2月8日已经在《美国化学会纳米》（ACS Nano）杂志网站发表——Ho-Joong Kim, Kangyi Zhang,Laura Moore, Dean Ho. Diamond Nanogel-Embedded Contact Lenses Mediate Lysozyme-Dependent Therapeutic Release. ACS Nano; Publication Date (Web):February 8, 2014; DOI: 10.1021/nn5002968.

UCLA的生物工程师Dean Ho谈到,对于眼疾治疗大多数眼科医生让患者以滴眼药液的方式,但这类方法有其不足之处。经常会出现有许多眼药液流出，用量难以控制每次保持一致。更重要的是瞬间可能使眼药达到某一高浓度的水平，但是又会迅速下降。因此,患者必须记住眼药水一天需要滴几次。而日常佩戴的水凝胶隐形眼镜可以全天候释放药物，为青光眼患者提供一种获得必要药物的简单解决方案,尤其是那些需要矫正镜的青光眼患者，可以将矫正视力与青光眼治疗融为一体。

Dean Ho想做一种隐形眼镜,它既可以存储药物，也可因为其外侧与眼泪接触引起可控式的释放药物。他将自己目光转向纳米金刚石,打算在直径约5 nm的碳粒面上做文章。这些面其中有些是带正电的,而有些则是带负电荷的,所以这些纳米粒子吸引水,可以结合和释放各种各样的分子。纳米金刚石被视为抗癌药物的载体，而且已证明是无毒的。Dean Ho和他的团队开始制备纳米金刚石凝胶。首先,他们用聚合物如聚乙烯亚胺（polyethyleneimine）来涂饰纳米金刚石。然后,在青光眼药物马来酸噻吗洛尔（timolol maleate）存在的情况下,他们将聚合物涂饰过的纳米金刚石与多糖壳聚糖（polysaccharidechitosan）交联,将马来酸噻吗洛尔封存于最终凝胶内。当眼泪中存在的溶菌酶（lysozyme）使壳聚糖开裂时,此凝胶便开始降解,包含的药物会渗透出来。为了制得可以释放药物的镜片,研究人员将此纳米金刚石凝胶与一种水凝胶混合，用于制造隐形眼镜,将其倾倒入模具,通过紫外光引发聚合。

UCLA的研究人员想看看究竟纳米金刚石凝胶镜片储存药物，与将镜片浸泡在噻吗洛尔（timolol）溶液中或用分子印迹方法在镜片上印有药物相比较有何不同。他们将镜片沉浸在一种模仿眼泪，但是缺乏溶菌酶的溶液中，纳米金刚石镜片显示没有药物释放,但其他镜片在一个小时内几乎释放出所有的包含药物。但是，当添入溶菌酶时,纳米金刚石镜片持续24小时稳定释放噻吗洛尔。48小时后,药物释放变得不那么一致,但是，这并不会构成问题,因为病人可能每天更换镜片。最后,研究人员利用人类角膜细胞研究表明，纳米金刚石镜片释放的药物是具有活性的。

Dean Ho说，纳米金刚石使所有组分固定到位, 随着时间的推移控制释放才是关键所在。

美国哈佛-麻省理工的健康科技部（Harvard-MIT Division of Health Sciences & Technology）的生物工程师Ali Khademhosseini对此表示赞同。水凝胶的药物释放很难控制,但眼泪酶引发的纳米金刚石系统演示了持续释放药物,克服了这一难题。

Dean Ho现在正计划通过动物实验测试药物释放镜片，以及实验调节药物释放的时机，观察其是否有益于临床应用。图2中左边是一个用生物响应凝胶嵌入的凝胶隐形眼镜片。右边的图示是隐形眼镜片的剖面图，其中五彩缤纷的球体实际上就是生物响应凝胶球，其中包含青光眼治疗药物(红色部分)、由涂以聚乙烯亚胺(polyethyleneimine，绿色部分)的纳米金刚石(黑色部分)构成的凝胶、聚乙烯亚胺与壳聚糖(灰色部分)交联。当眼泪中的溶菌酶使壳聚糖开裂时，凝胶会降解，并在24小时内缓慢释放出药物。

 

图2 药物直接传送示意图

更多信息请浏览原文：Diamond Nanogel-Embedded Contact Lenses Mediate Lysozyme-Dependent Therapeutic Release.