《Experimental and Molecular Pathology》：Advancing nanomaterials for treatment of eye diseases: a review
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涉及眼前段和后段的眼部疾病——如干眼病（dry eye disease）、角膜炎（keratitis）、青光眼（glaucoma）、白内障（cataracts）、糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy）、视网膜静脉阻塞（retinal ve
涉及眼前段和后段的眼部疾病——如干眼病（dry eye disease）、角膜炎（keratitis）、青光眼（glaucoma）、白内障（cataracts）、糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy）、视网膜静脉阻塞（retinal vein occlusion）和眼部肿瘤（ocular tumors）——仍然是全球视力损害的主要原因。传统局部和全身治疗受限于快速清除、跨眼屏障穿透受限以及生物利用度低，尤其对于后段靶点。纳米技术通过实现受控药代动力学、增强组织穿透和位点特异性递送，引入了一种变革性的治疗范式。多种工程化纳米材料——包括聚合物纳米颗粒（polymeric nanoparticles）、脂质载体（lipid-based carriers）、树枝状大分子（dendrimers）、金属和金属氧化物纳米颗粒（metallic and metal-oxide nanoparticles）、介孔二氧化硅系统（mesoporous silica systems）、氧化铈纳米酶（cerium oxide nanozymes）、碳量子点（carbon quantum dots）、纳米凝胶（nanogels）和静电纺丝纳米纤维（electrospun nanofibers）——已显示出改善的药物负载、持续释放、眼表滞留以及与生物制剂和基因制剂的相容性。新兴的微创平台，如4D打印智能支架、可溶解微针和磁驱动微机器人，进一步实现了精确的经巩膜或玻璃体内递送、通过玻璃体的主动导航以及与视网膜病变的靶向相互作用。平行的临床进展，包括FDA批准的纳米制剂和正在进行的试验，证实了这些技术的转化潜力。此外，人工智能（artificial intelligence, AI）现在加速了眼科诊断和纳米载体设计，使纳米-生物相互作用的预测建模、个性化递送策略和实时疾病评估成为可能。本综述整合了纳米材料工程和AI引导创新的当前进展，概述了它们在塑造下一代用于视力保护和恢复的精准治疗中的汇聚作用。
论文解读：纳米材料治疗眼病的研究进展与转化前景
一、研究背景与目的
眼病如干眼病、角膜炎、青光眼、白内障、糖尿病视网膜病变、视网膜静脉阻塞和眼部肿瘤等累及眼前段和后段，是全球视力损害的主要因素。眼的独特解剖与生理屏障（如角膜上皮紧密连接、血-视网膜屏障等）导致传统局部滴眼和全身给药面临快速泪液清除、药物渗透受限、生物利用度低等问题，尤其后段靶点难以达到有效浓度。纳米材料（nanomaterials，至少一维尺寸在1–100 nm范围内的材料）凭借高比表面积、可调表面电荷、刺激响应性和可控降解等特性，可改善药物溶解度、延长眼表滞留、增强组织穿透并实现细胞特异性递送，为克服上述障碍提供了变革性策略。本综述旨在整合纳米材料工程与人工智能（artificial intelligence, AI）引导的创新成果，系统评估其在眼病治疗中的潜力、挑战和转化前景。
二、研究内容与方法
研究人员对2003—2026年PubMed/MEDLINE、Scopus、Web of Science和Google Scholar收录的文献进行了叙述性综述，检索词涵盖“ocular drug delivery”“ophthalmic nanomedicine”“nanoparticles”“dendrimers”“liposomes”“microneedles”“microrobots”“artificial intelligence”等，并结合具体眼病术语，纳入具有实验、机制、诊断、治疗或转化信息的研究。研究覆盖聚合物纳米颗粒、脂质纳米颗粒、树枝状大分子、无机纳米颗粒、纳米凝胶、纳米纤维、仿生纳米颗粒，以及微针、微机器人、4D打印智能材料等平台，并分析了AI在诊断和纳米载体设计中的作用。
三、主要研究结果
3.1 聚合物纳米颗粒
多种聚合物纳米颗粒可提高药物溶解性、稳定性和组织穿透力。例如，花生凝集素（PNA）和神经生长因子（NGF）功能化的聚丙烯酰胺纳米颗粒在斑马鱼氧化应激模型中改善视觉功能并减少视网膜凋亡；R@PCL-T/M纳米颗粒使视网膜渗透性增强约15倍，单次玻璃体内注射可维持抗氧化和抗血管生成效果达56天；多功能CCH@PC平台结合线粒体靶向和透明质酸眼表滞留，在干眼小鼠模型中增加泪液分泌并加速角膜上皮修复。聚合物平台能部分解决快速清除、溶解度差和重复给药问题，但多数处于临床前阶段。
3.2 脂质纳米颗粒
脂质纳米颗粒（lipid nanoparticles, LNPs）包括固体脂质纳米颗粒、纳米结构脂质载体、脂质体和离子化脂质LNP等，既可增溶难溶性小分子药物，也可作为mRNA、siRNA和基因编辑工具的非病毒载体。研究显示，LNP的脂质组成、表面电荷和PEG修饰显著影响视网膜转染效率和细胞靶向性。例如，适度正电荷的LNP可在玻璃体内实现视网膜神经节细胞层约25%的基因抑制；PEG修饰和预成型囊泡制造方法可提高光感受器转染效率。LNP递送人CHM mRNA在脉络膜血症模型（choroideremia, CHM）中恢复REP1蛋白表达，递送hLSS mRNA在大鼠白内障模型中提高晶状体羊毛甾醇水平并减轻白内障。脂质平台有望实现非病毒基因治疗，但需优化免疫原性和规模化生产。
3.3 树枝状大分子
树枝状大分子（dendrimers）具有高度支化、单分散结构和多价表面基团。PAMAM树枝状聚合物与噻吗洛尔共轭物（DenTimol）在局部给药后约30分钟降低眼压约30%；可注射热凝胶结合PAMAM可持续释放匹罗卡品和抗坏血酸超过80天。叶酸修饰的PAMAM递送CRISPR质粒可减少视网膜色素上皮细胞中突变转甲状腺素蛋白表达；羟基PAMAM可靶向活化的小胶质细胞，单次玻璃体内注射提供约90天药物暴露并抑制光感受器变性。树枝状大分子适合持续释放和细胞特异性递送，但阳离子相关毒性需控制。
3.4 无机纳米颗粒
3.4.1 银纳米颗粒：球形银纳米颗粒在金黄色葡萄球菌角膜炎中表现出较低细胞毒性和较好抗菌/抗血管生成作用，但棒状颗粒毒性较高。
3.4.2 金纳米颗粒：金纳米颗粒（AuNPs）具有光学、抗炎和光热特性，抗Thy1功能化金纳米棒可在视网膜中作为光学-神经换能器，实现对盲鼠的视觉刺激；透明质酸包被可改善后段分布。
3.4.3 磁性纳米颗粒：磁性纳米颗粒（MNPs）可响应外部磁场，实现眼表磁滞留或磁热疗杀灭视网膜母细胞瘤细胞，但完整角膜穿透有限。
3.4.4 二氧化硅纳米颗粒：介孔二氧化硅纳米颗粒（MSNs）可装载溴莫尼定并整合入接触镜实现持续释放，也可经EpCAM抗体功能化后靶向视网膜母细胞瘤细胞。
3.4.5 氧化铈纳米颗粒：氧化铈纳米酶通过Ce3?/Ce??循环清除活性氧，在干眼、角膜损伤和视网膜血管疾病模型中促进修复并减少炎症。
3.4.6 碳量子点：碳量子点（CQDs）具有荧光和抗菌活性，可作成像探针和基因递送载体，但正电荷相关膜毒性需优化。
3.4.7 层状双氢氧化物：层状双氢氧化物（LDHs）复合物可增强角膜渗透和后段药物暴露，如地塞米松复合物在脉络膜-视网膜维持有效浓度约3小时。
3.5 其他纳米结构平台
3.5.1 纳米凝胶：天然或合成聚合物三维网络提供黏膜黏附、持续释放和低毒性，如透明质酸纳米凝胶递送抗VEGF肽HRH在新生血管性AMD模型中抑制视网膜异常血管生长。
3.5.2 纳米纤维：电纺丝纳米纤维模拟细胞外基质，用于角膜修复和眼表药物递送，如PCL纤维支持视网膜色素上皮细胞黏附，HA/PVA纤维膜在干眼小鼠中实现持续释放。
3.5.3 仿生纳米颗粒：细胞膜包覆可提高靶向性和生物相容性，如BV2小胶质细胞膜包覆的黄芩素PLGA纳米粒在视网膜缺血/再灌注损伤中减轻炎症并保护视网膜功能。
3.6 物理和器械辅助递送
3.6.1 微针：可溶性微针可穿透巩膜递送地塞米松或蛋白质至后段，离体研究显示蛋白质渗透率约87%，高于无针贴片。
3.6.2 微机器人：磁驱动微机器人可在玻璃体内主动导航，如干细胞膜包被的磁性纳米机器人在视网膜静脉阻塞大鼠中通过一氧化氮释放恢复血流。
3.6.3 4D打印智能材料：4D打印水凝胶支架可递送角膜缘上皮干细胞，在大鼠碱烧伤模型中改善角膜上皮愈合并减少混浊；4D打印光致变色接触镜可提供紫外线防护和暴露监测。
3.7 人工智能与机器学习
AI在眼科影像诊断中已较成熟，如糖尿病视网膜病变病灶检测、青光眼视盘/视杯分割，模型性能接近专家水平。在纳米医学中，机器学习模型可预测角膜表观渗透系数、纳米颗粒组织分布和蛋白冠功能组成，但直接用于眼用纳米载体优化的证据仍有限。FDA批准的居家监测系统（如ForeseeHome?）表明AI在临床监测中的转化走在前面。
四、讨论
讨论部分指出，纳米载体设计必须针对特定眼屏障和给药途径进行多维优化，包括尺寸、表面电荷、PEG化、形态、配体密度和可变形性，并平衡穿透与滞留、细胞摄取与清除。平台选择应以治疗功能为导向，而非仅追求新材料。临床转化面临长期眼安全、可重复制造、灭菌、理化稳定性、规模化生产和监管等挑战。未来应发展刺激响应型、细胞特异性靶向和与医疗器械结合的递送系统，并建立标准化安全评价框架。
五、结论
纳米材料已成为克服传统眼部给药障碍的多功能平台。聚合物、脂质、树枝状、无机、仿生及其他纳米系统的进展改善了药物稳定性、眼表滞留、组织穿透、靶向递送和控释能力。微针、智能及4D打印材料、AI辅助技术和神经形态器件进一步扩展了微创、个性化和响应性治疗的可能性。然而，长期眼安全、可重复制造、灭菌、理化稳定性、可扩展性和监管转化仍是重大挑战。未来需进行理性、组织特异性纳米材料设计，与智能技术整合，并通过临床相关模型严格评估。纳米医学、先进递送技术和人工智能的持续融合将加速创新眼用纳米治疗药物从临床前研究向安全有效的临床应用转化。
