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角膜疾病致盲问题严峻，角膜移植受限。研究人员开发半自动生成的多层 3D 角膜模型，研究伤口愈合过程及物质影响。结果显示模型可模拟人角膜，庆大霉素会延缓伤口闭合。该模型为研究角膜伤口愈合提供了体外平台。
在眼睛的奇妙世界里，角膜就像一扇至关重要的窗户，它的清澈透明保证了我们能清晰地看见这个多彩的世界。然而，这扇 “窗户” 却十分脆弱，作为眼睛最外层的组织，它时刻暴露在外界环境中，机械损伤、化学刺激和感染等威胁随时可能找上门来，在角膜上留下伤口。一旦这些伤口出现在光学轴上，就如同窗户上出现了瑕疵，会严重影响视力，甚至导致失明。
全球范围内，角膜疾病是导致视力障碍和失明的重要原因之一。大约有 1000 万人饱受角膜疾病的折磨，其中 420 万人因角膜混浊而视力受损 ，这些本可以通过角膜移植改善，可角膜移植并非完美解决方案。一方面，移植后患者需面临终身的移植物排斥风险，10 年移植物存活率仅约 60%，很多患者不得不接受多次移植；另一方面，角膜供体严重短缺，在德国 2021 年就有 4614 名患者在等待角膜移植。此外，约 80% 的角膜盲患者生活在经济欠发达地区，根本无法获得角膜移植的机会。因此，寻找更有效的角膜伤口治疗方法、预防角膜瘢痕形成迫在眉睫。
过往对角膜伤口愈合的研究，大多在动物身上进行，或者采用简单的 2D 体外细胞培养方式。动物实验存在种间差异、重复性和标准化难题，还面临伦理问题；2D 细胞培养则难以模拟真实的伤口愈合环境，无法全面考量多种细胞类型、细胞外基质的作用以及屏障特性等关键因素。
为了突破这些困境，来自德国维尔茨堡大学医院（University Hospital Würzburg）的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们致力于开发一种半自动生成的多层人 3D 角膜模型，以此作为研究角膜伤口愈合的体外平台，采用非侵入性分析方法探索角膜伤口愈合的奥秘。
研究人员用到的主要关键技术方法包括：从因质量问题无法用于移植的供体角膜中获取角膜细胞（经亲属知情同意并获当地伦理委员会批准）；利用基于水凝胶基质半自动制备角膜基质等效物，并构建包含上皮和基质的多层体外角膜模型；通过临床准分子激光造成角膜伤口模拟损伤；运用阻抗光谱、组织学、免疫荧光和光学相干断层扫描（OCT）等技术对角膜组织的成熟度和伤口愈合过程进行评估 。
下面来看具体的研究结果：
- 半自动生成角膜模型：研究人员成功开发出多层体外角膜模型，其基质部分由水凝胶基质半自动生成，占模型厚度的 90%，主要成分是胶原蛋白，还有少量角膜细胞。这个半自动系统制备出的标准化角膜基质等效物，能让多层上皮细胞可重复生长，其组织学特征和标记物表达与人角膜相似，为后续研究奠定了坚实基础。
- 伤口愈合过程观察：研究人员用临床准分子激光在构建的角膜模型上造成伤口，通过组织学观察发现，激光损伤后 10 天上皮伤口闭合。进一步研究伤口比例变化，发现第 3、7、10 天伤口比例持续增加，到第 14 天与未受伤模型相比无显著差异，这清晰地展现了角膜伤口愈合的动态过程。
- 药物对伤口愈合的影响：研究人员还研究了庆大霉素（一种标准的抗生素眼药水）对伤口愈合的影响，结果发现庆大霉素会延缓伤口闭合，这为临床用药提供了重要参考。
在研究结论和讨论部分，研究人员开发的 3D 角膜组织模型能很好地模拟人角膜，是研究伤口愈合的宝贵体外模型。不过，目前还需要进一步探索如何更好地将水凝胶作为生物相容性材料。同时，非破坏性的阻抗光谱和 OCT 技术可用于在线监测伤口闭合情况，为后续研究提供了便利。
这项研究成果意义重大，它为角膜伤口愈合研究开辟了新方向，提供了更接近人体真实情况的研究模型，有助于科研人员深入探究角膜伤口愈合机制，开发更有效的治疗方法，未来有望改善全球众多角膜疾病患者的视力，让他们重见光明。该研究成果发表在《Biomaterials》杂志上，为相关领域的研究提供了重要参考。
