基于后发性白内障多重调控机制的超亲水-药物控释协同功能型人工晶状体研究

Posterior capsule opacification (PCO), also called secondary cataract, is one of the most severe complications after intraocular lens (IOL) implantation in cataract surgery. The key issue of PCO is the adhesion and proliferation of the residue lens epithelial cells (LECs) on IOL surface after surgery. Surface design of biomaterial provides a feasible way to control the cellular behavior on material surface. In this proposal, hydrophilic macro-monomers with properties of light-triggered anti-proliferative drug release were designed and used to Surface Initiated-Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer (SI-RAFT) polymerization on IOL surface, generating surface coatings with superhydrophilic and controlled anti-proliferative drug release properties. The effect of superhydrophilicity on cell adhesion is to be investigated. The acting law of light-triggered drug delivery on cell proliferation is also to be analyzed in detail. Considering that the superhydrophilic modification resists the initial attachment and adhesion of LECs, and the in situ surface drug delivery system may release the anti-proliferative drugs by light triggering on demand, which result in the proliferation inhibition and apoptosis of LECs on IOL surface, such multi-functional surface modification of IOL may provide a prospective way to reduce PCO occurrence after IOL implantation.

人工晶状体植入后面临后发性白内障高发生的临床问题，主要是术后残留晶状体上皮细胞（LECs）在其表面粘附增殖所致。通过材料表面改性可对其表面细胞行为进行有效调控。本项目针对人工晶状体材料表面LECs行为调控的关键科学问题，通过表面设计，获得可长效抑制LECs粘附和增殖行为的人工晶状体。即：利用表面引发的可逆加成-断裂链转移（SI-RAFT）聚合技术的特点，构建具有超亲水梳状聚合物修饰的表面；在此基础上设计光响应抗增殖药物修饰的亲水性可聚合单体，将SI-RAFT技术与光控制药物释放载体设计相结合，在人工晶状体材料表面构建具有超亲水-抗增殖药物控制释放多功能表面修饰层，使材料表面超亲水的同时，又具有抗增殖药物原位光刺激响应释放的功能，达到短期内阻抗LECs粘附和长时间抑制LECs增殖协同效果，获得长效抑制LECs粘附增殖的人工晶状体，为人工晶状体材料表面设计抑制后发性白内障探索可行途径。

后发性白内障（PCO）是目前白内障手术的主要并发症，其根本原因是术后残余晶状体上皮细胞（LEC）在人工晶状体材料表面的粘附，及其随后的增殖、移行和上皮-间质转分化等一系列细胞在植入材料表面的行为。本项目通过人工晶状体材料表面设计，首先利用表面引发的可逆加成-断裂链转移（SI-RAFT）聚合技术的特点，构建具有类超亲水梳状聚合物修饰的表面；动物眼内植入研究结果发现，单纯亲水抗粘附修饰虽然在体外能非常有效抑制细胞的粘附，但其在体内抑制PCO的效果却并不如预期的理想。因此，在此基础上对人工晶状体材料进一步进行响应性药物释放涂层设计，将SI-RAFT技术与刺激-响应药物释放载体设计相结合，在人工晶状体材料表面构建具有超亲水-抗增殖药物控制释放多功能表面修饰层，使材料表面超亲水的同时，又具有抗增殖药物原位刺激响应释放的功能，以达到短期内阻抗LECs粘附和长时间抑制LECs增殖协同效果，获得长效抑制LECs粘附增殖的人工晶状体；动物眼内植入结果发现该多功能修饰涂层改性的人工晶状体对PCO的抑制效果极其良好，能非常有效地抑制后囊膜的增殖。本项目研究结果为人工晶状体材料表面设计抑制后发性白内障探索可行途径。