近日，MK体育平台附屬眼耳鼻喉科醫院黃錦海、周行濤團隊與哈佛大學陶偉教授團隊強強聯手，共同在《自然-通訊》（Nature Communications）發布了一項題為“Development of graphitic carbon nitride quantum dots-based oxygen self-sufficient platforms for enhanced corneal crosslinking”（原位自供氧g-C3N4 QDs平臺的研發及其提高角膜交聯效果的機製研究）的研究成果，詳細闡述了以石墨相氮化碳量子點（g-C3N4 QDs）為核心的自供氧平臺如何有效提升角膜交聯效果及其作用機製。這是首次有研究揭示g-C3N4 QDs在角膜交聯領域的應用潛力，標誌著該領域研究新的重要突破。
圓錐角膜（keratoconus）是一種雙側性、進行性的角膜擴張疾病，通常起病於青春期，發病率約為1/2000（不同種族間存在差異），且呈現出逐年上升的趨勢。此疾病以角膜基質進行性變薄、角膜局部呈錐形前凸為特征，臨床表現為近視、不規則散光和瘢痕等，導致視物模糊、重影、眩光等視覺障礙，有致盲風險。目前，圓錐角膜已成為角膜移植手術的主要原因之一，部分患者最終需要進行角膜移植。
在當前的治療手段中，角膜交聯術（corneal cross-linking，簡稱CXL）是國際公認的能夠有效阻止和延緩圓錐角膜進展的主要方法。該技術首先將核黃素（riboflavin，簡稱RF）滲透到角膜基質層，隨後通過光化學反應產生活性氧，經過一系列反應來增強膠原纖維間的結合力，進而提升角膜的生物力學強度，以期達到加固角膜，減緩或控製角膜膨出，並防止角膜進一步變薄變形和視力惡化的目的。
然而，角膜交聯術的效果受到角膜基質層內氧氣濃度的影響。隨著UVA照射功率的增加和光照時間的延長，角膜內的氧濃度會劇降。若無法及時補充基質層內的氧，角膜交聯的效果將顯著降低。在快速角膜交聯術中，由於使用了更高強度的UVA，角膜基質內的氧會快速耗竭，影響最終交聯效果。因此，探索新的供氧方式和機製，特別是在交聯光源照射下能夠原位自供氧的新方法，對於解決交聯過程中的供氧問題具有重要意義。
g-C3N4量子點光敏劑角膜交聯模式圖
聚焦圓錐角膜及角膜交聯療法的關鍵臨床問題，黃錦海、周行濤團隊深入納米材料應臨床應用的醫工交叉研究領域，不斷探索與創新。在先前成功開發出能夠攜帶親水性核黃素分子透過疏水角膜上皮的跨上皮ZIF-8/RF木槿花狀復合納米材料滴眼液後（Advanced Materials 2022，影響因子27.4），團隊又取得新突破，設計新型自供氧g-C3N4 QDs光敏劑，不僅可以用作光催化產氧的催化劑，更能作為角膜交聯的光敏劑，首次有效解決角膜交聯過程中的供氧難題。
這一創新，極大地提升了角膜交聯尤其是快速角膜交聯的效果，使其在更短的時間內即可達到與經典去上皮角膜交聯相媲美的效果。這一創新型試劑也為圓錐角膜的治療提供全新的藥物選擇和治療策略。
楊梅、陳婷婷、陳鑫、潘虹霰、趙國麗為本論文第一作者。楊梅、周行濤、黃錦海為本論文通訊作者。
黃錦海、周行濤教授領銜的眼科醫工交叉創新團隊，碩士研究生導師楊梅副研究員，學術骨幹陳中幸、趙國麗等，在眼科醫工交叉前沿領域長期深耕。他們秉承“研究源於眼科臨床，並回歸於臨床”的理念，長期致力於解決致盲性眼病診療中的難題。通過融合光機電技術、眼球生物測量成像、納米生物材料等領域的前沿技術，團隊成功打破了傳統診療技術的束縛，開發出高效的跨屏障遞藥系統，並結合近紅外成像技術，為眼病診療一體化的新路徑做出了顯著貢獻。
在眼健康創新技術聯合實驗室（MK体育平台附屬眼耳鼻喉科醫院與光正眼科集團協同建立）的平臺上，該創新團隊進一步推動了產學研一體化建設，旨在打造眼科醫療創新高地，推動眼健康領域的持續發展，為全球視覺健康貢獻力量。
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-49645-8
