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近视与角膜生物力学特性改变密切相关，角膜细胞纳米力学特征影响近视进展，但机制不清。本研究利用 AFM 评估轻、中、高度近视患者角膜细胞的杨氏模量、黏附特性，通过分形维数量化细胞骨架形态。发现随近视加重，细胞刚度降低、黏附增强、细胞骨架网络规则性和稳定性下降，为近视发病机制及防治提供新视角。
在视觉健康领域，近视如同潜伏的 “视力杀手”，正以惊人的速度席卷全球。据世界卫生组织数据显示，全球近视人数已超 25 亿，且在亚洲地区呈现高发态势。作为眼球重要的屈光介质，角膜的生物力学特性与近视的发生发展紧密相连。角膜细胞作为角膜组织的基本单元，其纳米力学特征被认为是推动近视进展的关键因素之一。然而，在人类角膜细胞中，机械特性与细胞骨架形态之间究竟如何相互作用，这种耦合关系又如何在不同近视严重程度下发生变化，这些关键科学问题一直笼罩在迷雾之中。解开这些谜团，不仅能揭示近视背后的生物物理机制，更有望为临床防控提供全新的靶点和思路。
为了攻克这一科学难题，一组研究人员开展了深入研究（注：原文未提及具体研究机构，此处未补充）。他们的研究成果发表在《Biophysical Reports》上，为近视研究领域带来了新的曙光。
研究人员主要采用了原子力显微镜（Atomic Force Microscopy, AFM）这一先进技术。通过 AFM，他们对低、中、高度近视患者的角膜细胞进行了杨氏模量和黏附特性的评估。同时，利用 AFM 获取的 topography 图像，通过计算分形维数来量化细胞骨架的形态变化。值得注意的是，研究纳入了不同近视严重程度的患者样本队列，为研究结果的可靠性提供了坚实基础。
不同近视严重程度下角膜细胞的机械特性变化
通过 AFM 的精准测量，研究发现随着近视严重程度的增加，角膜细胞的杨氏模量呈现显著下降趋势。杨氏模量是表征材料刚度的重要参数，这一结果表明角膜细胞的刚度随近视加重而降低。同时，细胞的黏附特性则表现出相反的趋势，黏附力显著增强。这提示在近视发展过程中，角膜细胞的机械特性发生了双向改变，刚度降低与黏附增强可能共同参与了近视的病理过程。
角膜细胞骨架形态的分形维数量化分析
分形维数能够反映物体形态的复杂性和规则性。对 AFM topography 图像的分析显示，随着近视严重程度的提升，角膜细胞骨架网络的分形维数降低。这意味着细胞骨架的规则性和稳定性逐渐减弱，其网络结构变得更加无序和松散。细胞骨架作为细胞的 “内部支架”，其形态变化必然会影响细胞的功能和行为，这为解释近视进展中角膜细胞的功能异常提供了形态学依据。
综合实验结果，研究明确揭示了在近视发展过程中，人眼角膜细胞的生物力学特性与细胞骨架形态之间存在显著的耦合关系。随着近视严重程度的增加，角膜细胞刚度降低、黏附增强，同时细胞骨架网络的规则性和稳定性下降。这一发现首次在细胞尺度上阐明了近视发生发展中机械 - 细胞骨架耦合的动态变化过程，为深入理解近视的发病机制提供了关键的实验证据。
从临床应用角度来看，该研究成果具有重要的潜在价值。明确角膜细胞机械特性和细胞骨架形态的变化规律，有望为近视的早期预警提供新的生物力学指标。例如，通过检测角膜细胞的杨氏模量和黏附特性，可能实现对近视进展风险的早期评估。同时，细胞骨架相关靶点的发现，为开发新型的近视预防和治疗策略开辟了新方向。未来，针对细胞骨架稳定性的干预措施，或许能成为延缓甚至阻止近视发展的新途径。
此外，该研究采用的 AFM 技术和分形维数量化方法，为角膜细胞生物学研究提供了新的方法论借鉴。在生命科学领域，跨尺度研究一直是难点，而该研究通过纳米级的力学测量与形态学分析的结合，成功搭建了从分子机制到细胞功能的研究桥梁，为同类研究提供了可参考的技术路线和研究范式。
总之，这项发表在《Biophysical Reports》上的研究，以严谨的实验设计和先进的技术手段，在近视研究领域迈出了重要一步。它不仅揭示了角膜细胞在近视发展中的 “双重角色”，更以细胞尺度的新视角为近视防控打开了一扇窗。随着后续研究的深入，这些发现有望转化为临床实践，为全球近视患者带来福音。
