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白内障是全球致盲的主要原因，氧化应激在其形成中起重要作用。研究人员开发了环状穿膜肽（cCPPs）修饰的二氧化铈纳米颗粒（CeNPs）。结果显示其能有效减轻紫外线诱导的白内障，为白内障防治研究开辟新途径。
在全球范围内，白内障如同一个隐匿的视力 “窃贼”，悄无声息地影响着无数人的生活。据统计，约 8350 万 50 岁及以上的人群深受其害，它不仅严重降低了患者的生活质量，更成为全球致盲的首要原因。在发达地区，白内障手术虽被视为一种有效的治疗手段，但对于偏远或经济落后地区的人们来说，由于医疗资源匮乏等原因，往往无法及时接受手术，从而错过最佳治疗时机。
长期以来，科研人员一直致力于寻找非手术方法来延缓或阻止白内障的发展。研究发现，氧化应激是年龄相关性白内障发生和发展的关键风险因素。氧化应激是指体内氧化剂与抗氧化剂失衡，导致过多的活性氧（ROS）在细胞内积累，进而破坏细胞内环境的稳定，引发细胞死亡。众多研究表明，抗氧化剂在治疗白内障的临床前模型中展现出了一定的潜力，但如何将抗氧化剂有效地递送至眼前段，却成为了一个难以攻克的难题。这主要是因为眼表具有独特的结构，包括致密的角膜上皮屏障和快速更新的泪膜，极大地阻碍了药物的渗透。
与此同时，铁死亡作为近年来生物医学领域的研究热点，逐渐在眼科疾病研究中崭露头角。研究发现，在老年人类晶状体和白内障晶状体中，出现了铁死亡的特征，如氧化还原稳态失调、谷胱甘肽（GSH）水平降低、谷胱甘肽过氧化物酶 4（GPX4）活性受损、氧化还原活性铁含量升高以及脂质过氧化增加等。因此，针对铁死亡的治疗策略，为白内障的防治提供了新的方向。
在这样的背景下，浙江大学医学院附属第二医院眼科中心的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们旨在开发一种能够克服角膜屏障，有效递送抗氧化剂的纳米颗粒系统，以实现对白内障的无创治疗。研究人员通过一系列实验，成功合成了表面修饰有环状穿膜肽（cCPPs）的二氧化铈纳米颗粒（cCPP-CeNPs），并深入探究了其在白内障防治中的作用机制和效果。该研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上，为白内障的治疗带来了新的希望。
研究人员在此次研究中使用了多种关键技术方法。在纳米颗粒制备方面，采用水解溶胶 - 凝胶反应合成 CeNPs，并通过薄膜水化法等对其进行表面修饰。运用动态光散射、透射电子显微镜（TEM）等多种手段对纳米颗粒的粒径、电位、形态等进行表征。细胞实验中，利用多种细胞染色技术（如 DCFH - DA 检测 ROS、FerroOrange 检测铁含量等）和免疫荧光染色技术研究细胞内变化。动物实验则建立了紫外线（UVB）辐射诱导的小鼠白内障模型，通过组织学染色（H&E 染色）、免疫荧光染色等方法评估纳米颗粒的治疗效果。
下面来详细看看具体的研究结果：
- 纳米颗粒的合成与表征：研究人员成功合成了粒径约 3nm 的疏水 CeNPs，表面修饰后得到 PEG-CeNPs、lCPP-CeNPs 和 cCPP-CeNPs。TEM 等表征结果显示，修饰后的纳米颗粒保持了典型的结构，且具有良好的胶体稳定性。表面修饰使纳米颗粒的 zeta 电位从 - 25.7mV 转变为 + 29mV，证实了穿膜肽的成功共轭12。
- 纳米颗粒的抗氧化性能：通过向纳米颗粒溶液中添加 H2O2并观察颜色变化、检测 UV - Vis 光谱以及进行 XPS 分析等实验，发现 cCPP-CeNPs 具有良好的自动再生特性，能够持续清除自由基。同时，CeNPs 表现出浓度依赖性的超氧化物歧化酶（SOD）模拟活性，电子自旋共振（ESR）光谱也证明其能有效清除?OH 自由基。在细胞实验中，cCPP-CeNPs 处理后细胞内 ROS 水平显著降低34。
- 纳米颗粒的眼内递送机制：通过检测 FITC 修饰的纳米颗粒在小鼠眼球中的分布，发现 cCPP-CeNPs 具有最强的穿透能力，能够到达晶状体前囊。进一步研究表明，cCPP-CeNPs 通过破坏角膜上皮细胞紧密连接蛋白 ZO - 1 的分布和表达，使紧密连接打开，从而促进自身穿透角膜屏障56。
- 纳米颗粒的细胞摄取与定位：细胞实验表明，cCPP-CeNPs 能够被晶状体上皮细胞（LECs）高效摄取，且在 2h 时荧光强度达到峰值。与其他纳米颗粒相比，cCPP-CeNPs 与线粒体的共定位现象更为明显，能够有效保护线粒体膜电位（ΔΨm），减少线粒体铁积累78。
- 纳米颗粒对铁死亡的抑制作用：在体外实验中，UVB 辐射可诱导 HLEB3 细胞发生铁死亡，细胞活力下降。而 cCPP-CeNPs 预处理能够显著恢复细胞活力，抑制铁死亡相关蛋白（如 ASCL4、GPX4、xCT）的表达变化，减少细胞内铁离子积累和脂质过氧化。在体内实验中，cCPP-CeNPs 同样能够有效减轻 UVB 诱导的小鼠白内障形成，抑制 LECs 的铁死亡910。
- 纳米颗粒的安全性评估：通过对小鼠眼部和主要器官进行组织学检查，发现连续使用含 cCPP-CeNPs 的眼药水十多天后，未观察到明显的炎症或生理异常，表明该纳米颗粒具有良好的生物相容性和安全性11。
研究结论和讨论部分指出，cCPP-CeNPs 作为一种新型的纳米材料，不仅具有出色的水溶性和强大的抗氧化活性，还能有效穿透角膜屏障，富集于 LECs 的线粒体中，抑制 UVB 诱导的铁死亡，减少脂质过氧化，从而显著降低白内障的发生率。这一研究成果不仅为白内障的防治提供了新的策略和方法，也为其他氧化应激相关慢性疾病的治疗提供了新的思路。同时，研究人员也指出，虽然 cCPP-CeNPs 展现出了巨大的潜力，但对于其对角膜屏障的影响机制仍需进一步深入研究，以更好地优化这一药物递送系统，为临床应用奠定坚实的基础。
