一种基于主客体相互作用的超分子药物释放型人工晶体，用于预防后囊混浊

《Materials Reports: Energy》：A supramolecular drug-eluting intraocular lens based on host-guest interactions for preventing posterior capsular opacification

基于Adamantane-β-cyclodextrin可逆结合的聚醚醚酮-阿霉素复合人工晶状体（PEEA-DOX-IOL）的开发及在预防后囊混浊（PCO）中的应用。通过简单的浸泡法实现药物缓释，体外实验证实其可有效抑制人晶状体上皮细胞（HLE B-3）增殖，动物实验显示PEEA-DOX-IOL可显著降低兔眼PCO发生率28天，同时保持优异的光学性能（>84%透光率）、低弹性模量（0.2-0.3 MPa）和生物相容性。

　　本研究探讨了一种创新的药物释放型人工晶状体（IOL）的设计与应用，旨在解决白内障手术后最常见的并发症——后囊膜混浊（Posterior Capsular Opacification, PCO）的问题。PCO是由于残留的晶状体上皮细胞（Lens Epithelial Cells, LECs）增殖以及上皮-间质转化（Epithelial-Mesenchymal Transition, EMT）所引起的。传统方法如物理吸附或化学接枝虽然在药物释放和加工简便性方面有所应用，但它们在控制药物释放速率和维持材料性能方面存在局限性。因此，研究人员开发了一种基于可逆主-客体相互作用的新型超分子药物释放人工晶状体，通过将二氢 adamantane（Ad）与β-环糊精（β-CD）的相互作用作为核心机制，实现对药物的可控释放和有效输送。

研究团队合成了一种 adamantane 改性的共聚物（PEEA），并将其与 doxorubicin（DOX）结合的 β-CD（β-CD-DOX）作为药物载体。通过简单的浸泡方法，将 β-CD-DOX 载入 PEEA 人工晶状体中，从而实现药物的负载与释放。该系统不仅具有良好的生物相容性，还能在体内维持长期的药物释放能力，有效抑制 LECs 的增殖，进而减少 PCO 的发生。在兔子模型中，经过28天的观察，PEEA-DOX 人工晶状体显著抑制了 PCO 的发展，且未对周围眼部组织造成明显的毒性影响。

在材料科学方面，PEEA 具备多种优良特性，包括高透光率（>84%）、合适的折射率（约1.535）、低弹性模量（0.2–0.3 MPa）以及良好的生物相容性。这些特性使得 PEEA 成为一种理想的人工晶状体材料，既保证了视觉清晰度，又避免了材料在植入过程中因脆性而导致的机械损伤。此外，PEEA 材料的表面亲水性可以通过接触角测量进行评估，结果显示随着 adamantane 含量的增加，接触角逐渐上升，表明材料表面变得更加疏水，这有助于减少 LECs 的附着和增殖，从而降低 PCO 的风险。

从药物释放的角度来看，PEEA-DOX 系统展现出持续的药物释放特性。在实验中，PEEA-DOX 在前12小时内释放了约50%的 DOX，随后进入一个缓慢而持续的释放阶段，24至120小时累积释放量约为85%。值得注意的是，在168小时时释放速率略有下降，这可能是由于 β-CD-DOX 与 PEEA 材料中未被占据的 adamantane 位点之间形成了动态平衡，导致部分药物重新结合，从而降低了实际释放的速率。这种动态释放机制是超分子系统的一个显著特征，不仅提高了药物释放的可控性，还确保了材料的长期稳定性。

在细胞实验中，研究团队评估了 PEEA-DOX 对 LECs 的抑制效果。结果表明，无论是在24小时、48小时还是72小时的共培养过程中，PEEA-DOX 组的 LECs 数量显著减少，且细胞形态保持完整，这表明该材料具有良好的抗增殖和细胞毒性效果。同时，通过提取 PEEA 材料进行细胞实验，发现其对细胞的存活率保持在95%以上，说明其具有优异的生物相容性。这些实验结果进一步验证了 PEEA-DOX 作为 PCO 预防手段的潜力。

在动物实验中，研究人员通过超声乳化手术将不同组的人工晶状体植入兔子眼中，并在术后1天、3天、7天、14天、21天和28天使用裂隙灯显微镜观察术后炎症反应和 PCO 的发展情况。结果显示，与对照组相比，PEEA-DOX 人工晶状体在术后28天内显著抑制了 PCO 的发生。在组织切片分析中，使用苏木精-伊红（H&E）染色方法对囊膜袋进行观察，发现对照组出现了严重的囊膜混浊和纤维组织附着，而 PEEA-DOX 组仅在囊膜边缘观察到少量的 Soemmerring 环（SR），且中央光学区保持高度透明。这表明 PEEA-DOX 在抑制 PCO 方面表现出色。

此外，研究还评估了 PEEA-DOX 对周围眼部组织（角膜、虹膜、视网膜）的生物安全性。结果显示，PEEA-DOX 与对照组和空白组在组织结构和形态上没有显著差异，表明该材料在体内具有良好的生物相容性，不会对周围组织造成毒性影响。这种生物安全性是其临床应用的重要前提。

尽管本研究在 PCO 预防方面取得了显著进展，但仍有一些局限性需要进一步探索。例如，目前的实验仅评估了材料在28天内的性能，而其长期生物命运，包括材料的降解情况和潜在的慢性免疫反应尚未完全明确。此外，某些关键的物理化学特性，如材料在生理条件下的粘附强度，也尚未进行系统评估。未来的研究可以针对这些方面进行深入探讨，以进一步优化材料性能并推动其临床转化。

总体而言，这项研究为开发先进的眼部药物输送系统提供了一种新的策略。通过利用超分子主-客体相互作用，研究人员成功构建了一种具有可控药物释放能力和良好生物相容性的新型人工晶状体，能够在术后有效抑制 PCO 的发展。这一方法不仅简化了药物负载的工艺流程，还为未来的眼科药物输送系统提供了广阔的前景。随着对材料性能和药物释放机制的进一步研究，PEEA-DOX 有望成为 PCO 预防领域的重要创新工具。