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为解决角膜炎治疗难题,研究人员探索纳米技术在其中的应用,发现多种新疗法有潜力,意义重大。
角膜炎是一种严重威胁视力的角膜感染性疾病,在全球范围内都是重大的健康问题。想象一下,眼睛就像一台精密的相机,而角膜则是镜头最关键的部分,一旦角膜因感染发炎,“镜头” 变得模糊,视力就会受到极大影响。据统计,它是导致非沙眼性角膜混浊的主要原因,在全球失明原因中排名第五,在 2015 年就占到所有失明病例的 3.5%(约 3600 万人) 。而且,不同地区的发病率差异很大,在一些发展中国家,由于医疗资源有限、卫生条件较差等因素,发病率高得惊人,如尼泊尔高达 799/100,000 。
传统治疗角膜炎的方法,比如使用抗菌药物,存在诸多局限。就像给 “生病” 的角膜 “喂药”,但这些药物很难穿透角膜,就像给被层层包裹的礼物送东西,很难送到里面;同时还会产生副作用,甚至导致病原体产生耐药性,使得治疗效果大打折扣,患者预后不佳。所以,开发新的治疗技术迫在眉睫。
为了攻克这些难题,珠海中西医结合医院和哈尔滨工业大学(深圳)的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上,为角膜炎的治疗带来了新的曙光。
研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。利用纳米材料制备技术,合成了多种具有特殊功能的纳米材料,如金纳米颗粒(Au-NPs)、二氧化钛(TiO?)等;采用光热、光动力等治疗技术,探索不同治疗方式对角膜炎的作用;还借助体外实验和动物模型实验,评估各种治疗方法的疗效和安全性。
研究结果主要围绕以下几个方面展开:
- 角膜炎的微生物起源:角膜炎的病原体多样,包括病毒、细菌、真菌等。真菌性角膜炎每年影响约 100 万人,常见于年轻健康的农民或户外劳动者,受伤后易感染,不同地区致病真菌种类不同,治疗困难。细菌性角膜炎最为普遍,约占微生物角膜炎的 90%,常见致病菌有葡萄球菌、链球菌等,传统治疗面临耐药问题。病毒性角膜炎主要由单纯疱疹病毒(HSV)引起,全球感染人数众多,治疗药物效果受多种因素限制。
- 耐药微生物菌株:耐药微生物菌株对有效治疗角膜炎构成重大威胁,常见耐药菌如铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌,传统抗生素对其效果不佳。耐药性产生机制复杂,包括基因变异、外排泵过表达等,同时眼部屏障也限制了药物的生物利用度。
- 先进治疗范式:
- 压电动力学疗法(PZDT):利用高频声波,促进角膜组织修复和血液循环。研究人员制备的 Barium titanate(BaTiO?,BTO)@Au NPs 复合纳米材料,在超声刺激下可产生 ROS,增强抗菌效果,有望成为治疗角膜炎的有效手段。
- 光动力疗法(PDT):通过特定波长的光激发光敏剂产生 ROS,破坏病原体。如 MMP-S NPs 可在感染部位响应激活,增强对铜绿假单胞菌生物膜的抗菌效果,为治疗与生物膜相关的角膜炎提供了新思路。
- 光热疗法(PTT):利用光热转换剂将光能转化为热能杀死病原体。AuAgCu?O 纳米壳在近红外激光照射下,可产生 ROS、释放 Ag?和 Cu2?,有效治疗耐多药(MDR)细菌感染的角膜炎,促进伤口愈合。
- 纳米酶疗法:纳米酶具有类似天然酶的特性,可用于治疗角膜炎。MnOx/GDY 纳米酶集成到微针贴片中,能有效穿透角膜上皮,靶向病原体,促进组织修复,且疗效优于传统药物。
- 金属离子疗法:金属基抗感染药物展现出强大的抗菌性能。MLPGa 系统可降解真菌细胞壁和生物膜中的多糖,释放 Ga?干扰真菌代谢,在治疗真菌性角膜炎方面效果显著。
- 人工智能与角膜炎:人工智能(AI)在角膜炎的诊断和治疗中发挥着重要作用。AI 算法可分析临床图像,准确识别角膜异常,辅助制定治疗策略,还能助力设计新型纳米颗粒疗法,为个性化治疗提供可能。
研究结论表明,角膜炎的治疗面临诸多挑战,但先进的治疗方法,如 PZDT、PDT、PTT、纳米酶疗法和金属离子疗法等,借助纳米技术的优势,在提高药物递送效率、增强治疗效果、降低副作用等方面展现出巨大潜力。这些疗法为角膜炎的治疗提供了新的方向,有望显著改善患者的临床预后,减轻角膜炎带来的全球健康负担。同时,研究人员也指出,尽管取得了一定进展,但仍需进一步研究优化这些疗法,解决安全性、生物相容性和监管等问题,以推动其临床应用,真正为角膜炎患者带来福音。
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