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*本文先發於「奈米酶 Nanozymes」公眾號，2023年11月30日。
*編輯：吳泓萱
眼表對於維持視力和保護眼睛免受各種外界傷害至關重要。然而，由於其微妙的結構和功能，眼表容易受到各種因素的影響，這可能導致眼表疾病（OSDs）的發生。外界刺激，如病原體、空氣汙染和紫外線放射線，產生的過量活性氧（ROS）與多種OSDs的發病機制密切有關，包括角膜炎、結膜炎、葡萄膜炎和幹眼症候群。然而，傳統的局部給藥方式由於抗氧化劑吸收差、代謝快、不可逆轉的消耗等問題，限制了抗氧化劑的效果。為應對這一挑戰，抗氧化型奈米酶，即具有類酶催化活性的奈米材料，因其多功能性、多種類酶活性和高穩定性等優勢，被廣泛套用於各種生物醫學套用中。
近日，中國科學院長春套用化學研究所杜衍研究員聯合南京大學現代工程與套用科學學院的魏輝教授在 Advanced Materials 上發表了題為"Nanozyme-Cosmetic Contact Lenses for Ocular Surface Diseases Prevention"的研究工作，作者將普魯士藍奈米粒子（PB NPs）及其類似物（PBAs）裝載到商用接觸鏡基質材料中開發了具有催化清除ROS活性的多彩奈米酶角膜接觸鏡（CCLs），用於保護角膜組織，預防氧化損傷導致的OSDs（圖1）。
圖1 （a）多彩PB族奈米酶-CCLs的示意圖及其（b）OSDs預防套用。
角膜接觸鏡在日常生活中常被稱為隱形眼鏡，可以直接貼附於眼球角膜表面。將具備ROS清除能力的水凝膠材料制成接觸鏡，可以保證抗氧化型奈米酶與眼表之間的持續接觸，從而即時清除眼表過量的ROS，有助於預防和治療OSDs。將具有多種抗氧化酶活性和高生物安全性的普魯士藍族奈米酶裝載到了已獲得臨床批準的聚甲基丙烯酸羥乙酯（pHEMA）中，從而制備出一系列眼表疾病預防型奈米酶多彩角膜接觸鏡（圖2）。這些多彩奈米酶-CCLs中的PB族奈米酶保持了優異的ROS清除能力，基於這種能力，PBFN-CCLs能夠有效保護人角膜上皮細胞免受外部ROS或紫外線的傷害。透過金屬離子的溶出、細胞相容性和體內化石相容性實驗，作者證實了PB族奈米酶-CCLs的高度生物安全性。在大鼠和紐西蘭白兔模型中PBFN-CCLs對抗多種因素導致的ROS損傷的效果也得到了驗證，進一步證明了其在預防OSDs方面的潛力。
圖2. 多彩PB族奈米酶-CCLs的制備與表征。
圖3. PB族奈米酶-CCLS的化石相容性和細胞保護作用。
作者在驗證了PB族奈米酶-CCLs的體外清除ROS活性和化石相容性（圖3）後，透過H ₂ O ₂ 處理來研究它們對ROS誘導的損傷的細胞保護作用。在不同的奈米酶-CCLs組中觀察到完整的細胞結構，這得益於PB族奈米酶的細胞保護能力。另外，作者進一步模擬了奈米酶-CCLs在紫外線照射下對角膜組織的保護作用。結果證明，與健康組和奈米酶-CCLs組相比，直接暴露於紫外線的小鼠角膜基質厚度有所增加，體現了奈米酶-CCLs的保護效果。
經過體外驗證後，作者探究了PB族奈米酶-CCLs對於對高氧化應激環境中的體內保護作用。他們模擬外部刺激，先在小鼠眼睛中央區域施加H ₂ O ₂ ，然後再佩戴多彩PB族奈米酶-CCLs。結果顯示，角膜上皮層厚度顯著增加，而基質厚度減少，這表明多色PB族奈米酶-CCLs能夠有效保護角膜組織免受過量ROS的影響（圖4）。為了進一步擴充套件奈米酶-CCLs的套用範圍，研究人員使用藍色FeCCL構建了另一種H ₂ O ₂ 誘導的兔模型。透過在雙氧水誘導的大鼠和兔模型中使用多彩PB族奈米酶-CCLs，結果顯示其透過有效清除ROS和調節炎癥，具有預防和改善OSDs的潛力。這種獨特的特性有助於避免傳統CCLs可能帶來的潛在炎性反應，並保護處於易患OSDs的高風險群體。
圖4. 多彩PB族奈米酶-CCLs體內清除ROS以保護角膜的紐西蘭白兔模型。
綜上所述，這項研究不僅說明了奈米酶角膜接觸鏡可以保護角膜組織免受外界刺激，從而降低了美容性角膜接觸鏡可能帶來的潛在風險，而且合理地利用了奈米酶的顏色，滿足了隱形眼鏡的需求。眼表疾病預防型奈米酶接觸鏡可以為角膜接觸鏡走向功能強大的可穿戴生物醫學裝置鋪平道路，同時也為奈米材料在臨床上的合理套用提供了新的策略。
