在近視、糖尿病和衰老中，纖維玻璃體液化和變性與玻璃體內(nèi)部形成混濁有關(guān)，這些混濁在視網(wǎng)膜上投下陰影，對(duì)患者來(lái)說(shuō)就像“漂浮物”，俗稱飛蚊癥。玻璃體混濁會(huì)降低對(duì)比敏感度功能，并且嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。近日，比利時(shí)根特大學(xué)StefaanC. De Smedt、Kevin Braeckmans和密歇根大學(xué)Yannis M. Paulus等人介紹了利用透明質(zhì)酸包覆的金納米顆粒和吲哚菁綠用于安全破壞玻璃體混濁的納米氣泡消融療法。成果發(fā)表在Nature Nanotechnology上。
蛋白質(zhì)在細(xì)胞和生物體的功能中起著至關(guān)重要的作用。錯(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)的積累導(dǎo)致不溶性有毒聚集體，例如神經(jīng)退行性疾病中淀粉樣肽的聚集。其他蛋白質(zhì)可以形成聚集體，從而引發(fā)不同的病變，例如近視和老化眼睛的玻璃體中的膠原蛋白聚集。玻璃體是一種高度水合的透明凝膠（>98% 的水），由細(xì)長(zhǎng)的膠原蛋白（II、V、IX 和 XI 型）原纖維的稀釋網(wǎng)絡(luò)維持。如圖所示，IX 型膠原蛋白具有從原纖維表面延伸的硫酸軟骨素鏈。在年輕和健康的眼睛中，硫酸軟骨素鏈與陰離子透明質(zhì)酸 (HA) 結(jié)合，這被認(rèn)為可以分隔膠原蛋白原纖維，從而防止它們聚集。隨著年齡的增長(zhǎng)和近視，HA逐漸從膠原蛋白中解離，導(dǎo)致玻璃體凝膠液化。膠原原纖維交聯(lián)并聚集，而置換的（親水性）HA形成玻璃狀液體。當(dāng)膠原蛋白聚集體變大時(shí)，患者開(kāi)始出現(xiàn)“飛蚊癥”，即視力退化性肌視癥，對(duì)視力和生活質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。根據(jù)一項(xiàng)調(diào)查，多達(dá)76%的人報(bào)告有飛蚊癥，其中 33% 的人報(bào)告有明顯的視力障礙。患者報(bào)告說(shuō)飛蚊癥使人嚴(yán)重衰弱，并具有11%的死亡風(fēng)險(xiǎn)和7%的失明風(fēng)險(xiǎn)來(lái)擺脫與飛蚊癥相關(guān)的癥狀。通常情況下，有癥狀的玻璃體混濁患者往往得不到治療而且還必須應(yīng)對(duì)他們的癥狀，如抑郁、壓力和焦慮。最后，由于人口老齡化和近視的全球流行，玻璃體飛蚊癥的患病率將增加。目前，有兩種治療方案可用于治療飛蚊癥。1970 年代引入的平坦部玻璃體切除術(shù)相對(duì)安全，但具有侵入性且存在風(fēng)險(xiǎn)。光消融使用高能激光脈沖和釹釔石榴石 (YAG) 激光，從而破壞玻璃體混濁。但高水平的激光能量也存在風(fēng)險(xiǎn)。先前的研究表明在用適當(dāng)波長(zhǎng)的激光脈沖照射金納米粒子(AuNP)時(shí)，其表面會(huì)發(fā)生超快的溫度升高。這種加熱導(dǎo)致周?chē)恼舭l(fā)和蒸汽納米氣泡(VNB)的形成，這些 VNB 在數(shù)十到數(shù)百納秒內(nèi)膨脹和塌陷。
玻璃體液化和納米氣泡介導(dǎo)的玻璃體混濁消融的概念鑒于此，該課題組研究了HA-AuNPs 和 ICG 在體內(nèi)破壞用納秒激光脈沖照射的玻璃體混濁的能力。為了模擬內(nèi)源性玻璃體混濁，研究人員將膠原蛋白聚集體（外源性膠原混濁）注射到兔子的眼睛中，發(fā)現(xiàn)由 ICG 和 HA-AuNPs產(chǎn)生的 VNB 可以在比 YAG 激光更低的激光能量密度下安全地破壞玻璃體混濁。由 HA-AuNP 產(chǎn)生的 VNB 在體內(nèi)消融膠原混濁首先，作者研究了HA-AuNPs在體內(nèi)消融膠原混濁的效果。在玻璃體內(nèi)注射 HA-AuNPs 后，由于 HA-AuNPs 在外源性玻璃體混濁物上的積累，外源性膠原混濁變得微紅。對(duì)于所有兔子，研究人員觀察到 5 ± 2 次脈沖足以完全消融外源性玻璃體混濁。這些結(jié)果證實(shí)，在激光照射 10 nm HA-AuNPs 時(shí)產(chǎn)生的光誘導(dǎo) VNB 可以破壞體內(nèi)玻璃體中的膠原蛋白混濁。
ICG 產(chǎn)生的 VNB 在體內(nèi)外消融外源性膠原混濁此外，研究人員還證明了另一種臨床藥物ICG也可以通過(guò)產(chǎn)生VNB，從而對(duì)體外/內(nèi)的外源性膠原混濁進(jìn)行有效消融。在體內(nèi)試驗(yàn)中，玻璃體內(nèi)注射的 ICG 可以到達(dá)并結(jié)合玻璃體中的外源性膠原混濁。而且在所有測(cè)試的兔子中，3.3 ± 1.5 脈沖似乎足以破壞玻璃體內(nèi)注射的混濁。
圖|ICG 用于納米氣泡介導(dǎo)的玻璃體混濁消融的體內(nèi)研究
最后，通過(guò)進(jìn)行目視檢查表明了該療法的安全性。目視檢查顯示用激光治療的眼睛（有和沒(méi)有 ICG 或 HA-AuNPs）顯示正常的前節(jié)。眼底成像顯示沒(méi)有后段異常。OCT 成像顯示正常的視網(wǎng)膜解剖結(jié)構(gòu)。視網(wǎng)膜電圖波形未顯示未處理和處理過(guò)的兔子之間的顯著差異。圖|納米氣泡介導(dǎo)的玻璃體混濁消融的視網(wǎng)膜安全性將納米氣泡介導(dǎo)的玻璃體混濁消融術(shù)應(yīng)用于臨床仍存在一些具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。1）首先，由于目前沒(méi)有誘導(dǎo)動(dòng)物內(nèi)源性玻璃體混濁的模型，因此研究納米氣泡介導(dǎo)的更復(fù)雜混濁的消融仍然存在困難，2）此外，雖然（藥物的）局部給藥經(jīng)常受到角膜屏障的阻礙，并且從前段到后段的運(yùn)輸相當(dāng)有限，但局部給藥如ICG或HA-AuNPs的光敏劑，從而避免玻璃體內(nèi)注射，將具有很高的價(jià)值。3）除了療效之外，納米氣泡介導(dǎo)的玻璃體混濁消融的安全性將在很大程度上決定臨床實(shí)踐的成功。在這方面，了解光敏劑從玻璃體中清除的方式（通過(guò)前路和/或后路）并量化光敏劑的玻璃體內(nèi)停留時(shí)間及其與眼內(nèi)組織的相互作用非常重要。4）同樣重要的是要注意，除了混濁之外，玻璃體中可能存在局部液化區(qū)域。人們可能想知道 ICG 是否不會(huì)優(yōu)選地積聚在可能影響治療效果和安全性的液化區(qū)域。然而，ICG 是一種小分子，預(yù)計(jì)會(huì)在凝膠和液化玻璃體中自由擴(kuò)散（以相似的速度）。因此，預(yù)計(jì) ICG 不會(huì)（空間上）從凝膠相中排除并集中在液化區(qū)域。綜上所述，納米氣泡介導(dǎo)的消融是一種非常有前途的方法，可以消除因衰老和疾病而出現(xiàn)的玻璃體混濁。HA-AuNPs 和 ICG 都非常有吸引力，因?yàn)樗鼈冊(cè)诓Ａw內(nèi)注射時(shí)會(huì)自發(fā)地積聚在玻璃體混濁上。應(yīng)用幾納秒的低能量激光脈沖（比目前臨床 YAG 激光治療中使用的弱約 1000 倍）產(chǎn)生局部 VNB，機(jī)械破壞膠原聚集體。2018 年，Palanker在NEJM上強(qiáng)調(diào)“在眼前房以外應(yīng)用超快激光的潛在未來(lái)在于玻璃體漂浮物的解剖”。相信玻璃體混濁的納米氣泡消融滿足了這一需求，并將為在眼睛后段安全使用脈沖激光鋪平道路。Sauvage, F., Nguyen,V.P., Li, Y. et al. Laser-induced nanobubbles safely ablate vitreous opacitiesin vivo. Nat. Nanotechnol. (2022).https://doi.org/10.1038/s41565-022-01086-4
