目前傳統的人工角膜存在與組織邊緣對合不齊，上皮化困難，上皮易脫落等問題，這是因為它們大多考慮的是成分的仿生，而忽略了角膜結構的仿生，結構決定功能，一個好的角膜修復材料需兼具成分與結構的仿生。普通的制備手段很難對患者的角膜曲率結構進行個性化定制，而3D打印可以很好的解決這個問題。且角膜曲率對組織功能的正常發揮有重要作用，如圓錐角膜的發生會導致上皮細胞異常，因此研究如何構建曲率角膜修復材料和研究細胞在曲率環境中的生長行為對角膜修復有重要作用。
本研究針對目前人工角膜與組織邊緣對合不齊，上皮化困難，上皮易脫落等難題，通過3D打印技術構建具有光滑表面的曲率角膜，突破了3D打印人工角膜易產生“臺階效應”的限制。所制備的曲率角膜可誘導細胞排列，促進上皮細胞黏附，加快角膜再上皮化進程（3天）和基質、神經再生，具有巨大的臨床價值和前景。是團隊近期關于角膜再生修復材料的最新進展之一，近年來，團隊一直致力于開發出適合臨床使用的角膜再生修復材料，在無縫線縫合角膜材料(Acta Biomaterialia, 2022, DOI:10,1016/j.actbio.2022.09.049)，Micro RNA治療角膜上皮缺損(Bioactive Materials, 2022, Doi:10.1016/j.bioactmat.2022.07.011)，高效率交聯劑、雙交聯網絡提升材料力學性能(International Journal of Biological Macromolecules, 2021, Doi:10.1016/j.ijbiomac.2021.09.144; Acs Applied Polymer Materials, 2022, DOI:10.1021/acsapm.2c00472)等方面做出重大突破，有效解決了目前人工角膜不耐縫合、易溶解等問題，極大推動了角膜領域的發展，為角膜盲患者重見光明帶來希望，增進人民福祉。
圖1 3D打印角膜制備工藝優化圖及角膜實物圖，溫度是影響打印表面是否出現“臺階效應”的關鍵
圖2 曲率角膜具有調控RCECs細胞取向排列形態的功能，細胞傾向于沿著曲率經線方向生長，且坡度的增加會使得細胞更加細長和對齊
圖3 曲率角膜能提高RCECs的黏附能力，促進細胞核收縮和染色質凝縮，與黏附和核相關的基因均比平面組高表達,在黏附蛋白表達方面曲率角膜也具有優勢
圖4 有限元分析曲率角膜不同坡度上RCECs的受力狀態，坡度越陡的地方，細胞受到的剪切力越大，與角膜基底的牽引力越大，即細胞取向和極化程度增加，黏附力增大
圖6 曲率角膜長期在體促進角膜基質和神經修復圖。通過長達180天的觀察，曲率角膜組基質再生能力強，角膜厚度恢復，角膜透明，神經再生，而對照組修復效果不理想，說明3D打印曲率角膜具有臨床應用的前景
圖7 曲率角膜調控RCECs行為的機制圖，曲率通過整合素（integrin-based）信號通路增強細胞黏附
全文下載鏈接：http://doi.org/10.1002/advs.202205878
- 河北大學張海磊/楊艷民與馬薩諸塞大學韓剛合作再發 Nat. Commun.：在X射線誘導原位合成水凝膠領域取得新進展 2024-04-18
- 中科大吳思教授第二篇 Nature Chemistry：可逆光交聯高分子構建的粘合劑用于水凝膠組裝體的功能定制 2024-03-10
- 中科大吳思教授團隊《Adv. Mater.》：在通用高分子中添加可逆光交聯劑，構建可循環利用的熱固性塑料 2023-07-05
- 浙大王征科課題組《Macromol. Rapid Commun.》: 泥鰍粘液-甲基丙烯酰化明膠超潤滑水凝膠 2025-06-30
- 南京工業大學毛宏理/顧忠偉教授、南京大學鼓樓醫院孫凌云教授 AFM：負載干細胞磁性水凝膠逆轉肝纖維化 2026-04-03
- 中南林科大卿彥/吳獻章、寧波材料所陳濤/肖鵬《Nat. Commun.》: 非對稱親疏水異質結構驅動快速水擴散 - 雜化水凝膠實現高效大氣水收集 2026-04-02
- 浙大張鵬 Adv. Mater.：陰離子-π互鎖結構可注射導電水凝膠 - 構建穩定的組織-生物電子橋梁 2026-03-21
