3D打印多层小梁网动态模型：青光眼研究与药物筛选的创新平台

本研究针对青光眼研究中缺乏仿生小梁网(TM)模型的难题，通过熔融电写(MEW)技术构建了包含角膜巩膜网(CSM)、葡萄膜网(UVM)和近管组织(JCT)的三层动态模型。该模型成功模拟了房水(AH)引流过程，实现压力实时监测，并证实细胞增殖会增加流出阻力。蛋白质组学揭示了流动条件下细胞的代谢变化，Lat-B(细胞松弛素B)给药验证了其降压效果。这一创新平台为POAG(原发性开角型青光眼)药物研发提供了更精准的体外测试系统。

　　

青光眼作为全球第二大致盲性眼病，预计到2040年将影响1.118亿40-80岁人群。这种疾病的本质是眼内排水系统——小梁网(Trabecular Meshwork, TM)的功能障碍，导致房水(Aqueous Humor, AH)引流受阻，眼内压(Intraocular Pressure, IOP)升高，最终损伤视神经。尽管现有治疗手段主要针对降低IOP，但研发新药的瓶颈在于缺乏能真实模拟TM三层结构的体外模型。传统模型仅聚焦于近管组织(Juxtacanalicular Tissue, JCT)，忽略了角膜巩膜网(Corneoscleral Meshwork, CSM)和葡萄膜网(Uveal Meshwork, UVM)的协同作用，这限制了人们对青光眼病理机制的全面认识。

来自国外研究机构的Magdalena Z. G?adysz团队在《Acta Biomaterialia》发表的研究中，利用熔融电写(Melt Electrowriting, MEW)3D打印技术，首次构建了包含完整三层结构的动态TM模型。该模型不仅精确复制了各层特有的孔隙结构（CSM为20-75μm，UVM为30-100μm，JCT为5-15μm），还整合了流体系统实现1.5-4.2μL/min的生理流速监测。研究证实，该平台能有效模拟IOP升高机制，并成功用于抗青光眼药物测试，为开发新型治疗方案提供了革命性工具。

关键技术包括：1）MEW打印医疗级聚己内酯(PCL)三维支架；2）原代人TM细胞培养与动态灌注系统；3）压力传感器实时监测流出阻力；4）蛋白质组学分析流动条件下细胞应答；5）免疫荧光观察细胞骨架变化。实验使用来自眼库的健康成人捐赠TM细胞。

【Scaffold Architecture and Mechanical Properties】
通过MEW技术精确控制纤维直径（5-15μm）和孔隙率，成功模拟了天然TM的三层异质结构。力学测试显示打印支架的弹性模量(0.5-1.2kPa)与天然组织相当。SEM证实细胞能沿纤维方向生长并形成连续单层，在CSM层可见细胞跨越50μm孔隙的现象。

【Cellular Responses to Flow】
动态培养5天后，细胞增殖使流出阻力增加35%，对应IOP从15升至21mmHg。蛋白质组学揭示流动条件下线粒体相关蛋白表达上调2-3倍，提示能量代谢增强。免疫荧光显示应力纤维形成，而Lat-B处理使F-肌动蛋白解聚，压力值降低28%，验证了细胞骨架在流出阻力调控中的关键作用。

【Conclusions】
该研究开创性地建立了首个具有生理功能的三层TM动态模型，其创新性体现在：1）MEW技术实现跨尺度(5-100μm)结构仿生；2）首次整合UVM的"预过滤"功能；3）动态监测系统灵敏度达0.1mmHg。这不仅解决了传统单层模型的局限性，还为研究TM各层协同机制提供了平台。特别值得注意的是，该模型成功捕捉到细胞增殖导致的IOP缓慢升高过程——这正是临床POAG的核心特征。研究同时证实CSM层大孔隙结构能延缓细胞堵塞，为开发靶向不同TM层的新药提供了理论依据。

讨论部分强调，该模型对青光眼研究具有双重价值：基础方面，可通过调控各层孔隙率模拟不同亚型青光眼（如POAG与PACG）；应用方面，其3-5天快速药效评估能力将大幅缩短研发周期。作者指出未来可进一步引入青光眼患者来源细胞，并整合Schlemm管内皮以完全模拟流出通路。这项技术突破为个性化医疗和器官芯片在眼科的应用开辟了新途径。