基于水-两亲性三元共聚物的生物相容性、无微泡且可折叠人工晶状体的战略设计

为解决传统人工晶状体（IOL）材料在光学透明度、折叠性、微泡（glistening）抑制和长期生物相容性方面的不足，研究人员开发了一种由苯乙烯（styrene）、羟乙基甲基丙烯酸酯（HEMA）和聚乙二醇苯醚丙烯酸酯（PEGPEA）组成的水-两亲性三元共聚物（hydro-amphiphilic ternary copolymers）。优化配方H3（50 wt% HEMA, 30 wt% PEGPEA, 20 wt% styrene）展现出优异的加速老化后透明度、适宜的手术操作力学性能及低细胞毒性，其炎症反应与商用疏水性丙烯酸IOL相当。该研究为下一代IOL材料提供了兼具生物相容性、无微泡和可折叠性的创新解决方案，显著提升手术效果和患者长期满意度。

　　

白内障是全球视力障碍和失明的主要原因之一，而人工晶状体（IOL）植入术是治疗白内障的标准方法。然而，现有IOL材料面临多重挑战：疏水性丙烯酸IOL易因长期水分凝结形成微泡（glistening），导致光散射和视觉质量下降；亲水性材料虽能减少炎症反应，但高含水量会降低折射率并增加后囊膜混浊（PCO）风险；此外，材料的机械性能需平衡折叠性与长期稳定性。针对这些问题，国内某研究团队在《Biomacromolecules》发表了一项创新研究，通过设计水-两亲性三元共聚物（poly(St-HEMA-PEGPEA)），实现了光学性能、机械强度和生物相容性的协同优化。

研究采用紫外光聚合（UV polymerization）制备IOL薄膜，通过傅里叶变换红外光谱（FTIR-ATR）验证单体成功共聚；利用动态力学分析（DMA）和拉伸测试评估材料的玻璃化转变温度（T_g）和力学性能；折叠实验模拟临床植入过程；加速老化实验结合暗场显微镜观察微泡形成；CCK-8法和细胞因子分析（TGF-β、TNF-α、IL-6）评估生物相容性。

3.1. 化学与机械性能
FTIR-ATR证实了三元单体的成功共聚。力学测试显示，苯乙烯（styrene）提升模量和强度但降低断裂应变，HEMA通过氢键增强网络致密性，而PEGPEA的柔性链段降低交联密度。优化配方H3（50% HEMA, 30% PEGPEA, 20% styrene）的模量（<80 MPa）和断裂应变（>80%）符合ISO标准。

3.2. 动态力学性能
DMA揭示H3的T_g接近室温，β弛豫（β-relaxation）由HEMA的亲水性促进，利于折叠恢复。极端组分（如高苯乙烯的S3）因高T_g和模量（~3 GPa）不适合折叠。

3.3. 折叠性评估
H3在4秒内恢复90%原始长度，无永久形变。高苯乙烯的S3因玻璃态无法快速展开，而高PEGPEA的P3因低交联密度易断裂。

3.4. 光学性能
所有样品可见光透射率>92%，折射率（RI）1.45–1.55。H3的RI（~1.5）平衡了薄透镜设计需求与临床安全性。

3.5. 微泡抑制
加速老化实验表明，低含水量（<5%）的S3和H1易形成微泡（6–25 μm），而H3因HEMA的均匀水分布抑制微泡。

3.6. 生物相容性
CCK-8显示H3细胞活性与商用IOL（enVista MX60）相当。Western blot证实其TGF-β、TNF-α和IL-6蛋白表达无显著差异，尽管mRNA水平略高。

该研究通过精准调控三元共聚物组成，开发出兼具优异力学性能（模量80 MPa、断裂应变100%）、快速折叠恢复（4秒）、高透光率（>92%）、无微泡和低炎症反应的IOL材料H3。其水-两亲性设计（hydro-amphiphilic）解决了疏水材料微泡与亲水材料低折射率的矛盾，为临床提供了更可靠的解决方案。未来研究可进一步探索长期体内性能及规模化生产工艺，推动此类材料走向应用。