金属纳米粒子绿色合成及其在青光眼治疗中的应用:纳米技术开启眼科治疗新篇章

【字体: 时间:2025年02月10日 来源:Journal of Bio-X Research

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  这篇综述聚焦青光眼治疗,阐述了纳米技术在其中的关键作用。介绍了多种纳米制剂(如纳米粒子、纳米晶体等),探讨绿色合成金属纳米粒子的优势,为青光眼治疗提供新思路,对眼科研究和临床治疗意义重大。

  

引言

眼睛是人体极为敏感的器官,承担着感知外界环境、传递信息至大脑的重要功能。全球约有 22 亿人存在视力障碍问题,且半数以上本可避免。视力障碍不仅严重影响个人的生活、学习和工作,还会给社会经济带来沉重负担,每年因视力障碍导致的经济损失高达 4110 亿美元。
青光眼作为一种常见的眼科疾病,是全球第二大致盲原因。它是一种与眼内压(IOP)升高相关的神经疾病,会致使患者视野逐渐缺失,严重时甚至失明。虽然传统观念认为高眼压是青光眼的主要致病因素,但近年来研究发现,其发病机制更为复杂,还涉及血管和代谢等多种因素。在诊断方面,仅依靠非接触眼压测量可能会漏诊部分正常眼压性青光眼,因此综合诊断至关重要。

青光眼的治疗现状

目前,降低眼内压仍是青光眼治疗的主要策略。常用的治疗方法包括药物治疗、手术治疗和激光治疗。药物治疗主要通过眼药水,如增加房水流出或抑制房水生成的药物,但传统眼药水存在生物利用度低、易受泪液冲刷等问题,导致疗效受限,且频繁使用还可能引发全身副作用。手术和激光治疗则适用于药物治疗效果不佳的患者,但也存在一定风险。

纳米技术在青光眼治疗中的应用

纳米技术是在纳米尺度(1 - 100nm)对物质进行操控的技术。纳米医学为青光眼治疗带来了新希望,纳米粒子(NPs)等纳米制剂能够改善药物的递送效果,延长药物在眼内的滞留时间,突破眼部的生理屏障,提高药物的生物利用度。同时,纳米制剂还可实现药物的持续或控释,减少给药频率,提高患者的依从性。
纳米制剂种类繁多,在青光眼治疗中发挥着不同作用。纳米粒子(NPs)如用透明质酸(HA)处理的壳聚糖 NPs,可延长药物在眼表的停留时间;纳米晶体直径小于 1μm,能提高药物的生物利用度;纳米乳液通过纳米级的乳化作用,增强药物递送,其中阳离子纳米乳液降低眼内压的效果更显著;纳米钻石表面有多种功能基团,可用于制备载药隐形眼镜,实现药物的长效释放;纳米悬浮液适用于亲脂性药物的递送;脂质体具有良好的生物相容性,可携带亲水性或疏水性药物,且表面电荷会影响药物的驻留时间;树枝状聚合物具有生物相容性和灵活的分支结构;囊泡可同时递送亲水性和疏水性药物;环糊精能在不改变药物分子结构的情况下进行给药;隐形眼镜作为药物递送系统,能实现药物的持续释放,但需解决透明度问题;碳基纳米载体(如石墨烯)和聚合物基纳米载体(如明胶、胶原蛋白、壳聚糖等)也在青光眼治疗中展现出独特优势。

纳米粒子的绿色合成

绿色合成是一种利用生物资源(如植物提取物、微生物提取物等)制备纳米粒子的环保方法,符合绿色化学的原则。与传统合成方法相比,绿色合成具有生物相容性好、无毒、环保、能耗低、成本低等优点。植物来源的纳米粒子稳定性和单分散性更好,微生物合成也是制备纳米材料的有效途径。绿色合成的金属纳米粒子,如金纳米粒子(AuNPs)、银纳米粒子(AgNPs)、磁性纳米粒子(MNPs,如 Fe3O4NPs)等,在青光眼治疗中具有多种潜在应用,包括药物递送、疾病诊断、抑制血管生成等。

金属纳米粒子在青光眼治疗中的作用

金纳米粒子(AuNPs)凭借其独特的光学性质、低细胞毒性和易于表面修饰等特点,在药物递送和疾病诊断方面表现出色。它能够穿透血 - 视网膜屏障(BRB),将药物精准递送至视网膜,还可通过抑制血管内皮生长因子受体 - 2(VEGFR - 2)的激活,有效抑制视网膜新生血管形成,从而预防视力丧失。
银纳米粒子(AgNPs)具有抗菌和抗炎特性,可抑制视网膜内皮细胞的存活,在治疗眼部感染和促进伤口愈合方面发挥作用。然而,高浓度或大粒径的 AgNPs 可能具有细胞毒性和基因毒性,因此在应用时需谨慎控制剂量和粒径。
磁性纳米粒子(MNPs,如 Fe3O4NPs)作为无毒、可生物降解的药物递送载体,在眼部给药系统中潜力巨大。它能够实现药物的可控缓释,提高生物活性物质的利用率。研究表明,MNPs 可用于修复角膜内皮,还能作为纳米载体将药物递送至视网膜色素上皮层,为相关眼部疾病的治疗提供了新途径。
介孔二氧化硅纳米粒子(MSNs)具有良好的生物相容性和高药物负载能力。经明胶功能化的 MSNs(GMSNs)可实现青光眼药物的持续释放,通过调节微环境的酸碱度,控制药物的释放速度,进而有效降低眼内压,为青光眼的治疗提供了新的选择。

结论

近年来,绿色化学和纳米技术在眼科领域,尤其是青光眼治疗方面取得了显著进展。绿色合成纳米粒子的方法具有诸多优势,为纳米材料的制备提供了可持续的发展方向。纳米技术在青光眼治疗中的应用,从药物递送到疾病诊断,都展现出巨大的潜力。然而,目前仍存在一些问题,如纳米粒子的长期安全性、大规模生产的可行性等,需要进一步深入研究。未来,随着研究的不断深入,纳米技术有望为青光眼患者带来更有效、更安全的治疗方案,推动眼科医学的发展。
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