近日，哈醫(yī)大二院眼科原慧萍教授團(tuán)隊(duì)與哈爾濱工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所的冷勁松院士團(tuán)隊(duì)合作，在智能復(fù)合材料在眼科的應(yīng)用中，取得了多項(xiàng)“醫(yī)工合作”科研成果?？蒲腥藛T將形狀記憶生物材料應(yīng)用于減輕青光眼引流閥植入術(shù)后瘢痕形成和眼眶植入物中，大幅度提高了青光眼手術(shù)成功率，改善了術(shù)后效果，也首次實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化定制的眼眶微創(chuàng)植入手術(shù)。以原慧萍教授和冷勁松教授為共同通訊作者的多篇原創(chuàng)研究論文分別發(fā)表在材料學(xué)領(lǐng)域頂級期刊“Biomaterials”（《生物材料》）和“Advanced Fiber Materials”（《先進(jìn)纖維材料》）上，最高影響因子15.304。

自2015年起，哈醫(yī)大二院眼科主任原慧萍教授團(tuán)隊(duì)開始探索醫(yī)工領(lǐng)域創(chuàng)新結(jié)合新方向，發(fā)掘新型生物材料應(yīng)用于眼病治療，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的眼用新裝置，解決眼病治療中的難題。

青光眼引流閥植入手術(shù)是對付難治性青光眼的臨床主要手段，然而，該手術(shù)術(shù)后容易形成濾過道瘢痕，導(dǎo)致成功率逐年降低，難以維持患者視功能。原慧萍教授提出將國外生產(chǎn)的引流閥進(jìn)行表面改性，抗瘢痕藥物緩慢釋放可以抑制術(shù)后濾過道瘢痕形成，從而提高手術(shù)成功率。并與哈爾濱工業(yè)大學(xué)韓亮教授(現(xiàn)工作在蘇州大學(xué))合作，在國內(nèi)外首次實(shí)現(xiàn)了新材料天然蛋白頁巖—絲裂霉素C載藥對引流閥的表面改性，達(dá)到絲裂霉素緩慢釋放，減輕了引流閥術(shù)后瘢痕形成，提高了手術(shù)成功率。研究成果2019年以期刊封面文章發(fā)表于“ACS AMI”（Q1，IF: 10.383），哈醫(yī)大二院眼科董艾萌醫(yī)生為第一作者。在此研究工作基礎(chǔ)上，原慧萍教授團(tuán)隊(duì)與哈爾濱工業(yè)大學(xué)冷勁松院士團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步合作研發(fā)了一種表面褶皺形貌可控的形狀記憶靜電紡絲微納米纖維，實(shí)現(xiàn)了智能控釋藥物及減輕青光眼引流閥植入術(shù)后瘢痕形成的作用（見圖1），對研發(fā)智能控釋藥物的新型引流裝置具有很好的前景。相關(guān)研究文章“Control of Surface Wrinkles on Shape Memory PLA/PPDO Micro-nanofibers and Their Applications in Drug Release and Anti-scarring”（《形狀記憶PLA/PPDO微納米纖維表面褶皺形貌的控制及其在藥物釋放和抗瘢痕中的應(yīng)用》）于2023年1月在“Advanced Fiber Materials”（《先進(jìn)纖維材料》）上發(fā)表（Q1，IF：12.958），哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士研究生王璐、哈醫(yī)大二院眼科博士研究生馬婧一為共同第一作者。

載藥靜電紡絲應(yīng)用示意圖

科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步拓展了新型材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。針對眼眶腫瘤、眼眶容積不足和眼球內(nèi)陷等眼眶疾病創(chuàng)新性地開展研究。理想的眼眶填充物需要滿足安全、個(gè)性化、易于評估，手術(shù)操作簡便，損傷小，經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)輕等特點(diǎn)，而目前臨床應(yīng)用的材料難以滿足以上所有條件。原慧萍教授團(tuán)隊(duì)與哈爾濱工業(yè)大學(xué)冷勁松院士團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步合作研發(fā)了一種可通過熔融實(shí)現(xiàn)快速直寫4D打印的光驅(qū)動(dòng)形狀記憶復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)了具有自主光驅(qū)動(dòng)形狀回復(fù)能力，同時(shí)具備局部可控促進(jìn)腫瘤消融功能的4D打印結(jié)構(gòu)（見圖2）。通過4D打印可以為患者提供個(gè)性化、微創(chuàng)治療，還能用于腫瘤的局部可控光熱治療。相關(guān)研究“Programmable 4D Printing of Photoactive Shape Memory Composite Structures”（《光驅(qū)動(dòng)形狀記憶復(fù)合結(jié)構(gòu)的可編程4D打印》）于2022年9月在“ACSAMI”（《美國化學(xué)會(huì)應(yīng)用材料和界面》）（Q1，IF: 10.383）上發(fā)表。

打印支架示意圖

在此工作基礎(chǔ)上，雙方團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步合作研發(fā)了基于一種可CT顯影的形狀記憶復(fù)合材料，首次通過4D打印定制了眼眶支架用于眼球內(nèi)陷的微創(chuàng)植入和個(gè)性化治療，新型材料眼眶空間填充度優(yōu)于目前臨床使用的可吸收高分子骨板和Medpor（見圖3）。AHP和光驅(qū)動(dòng)形狀記憶復(fù)合材料作為新型眼眶填充材料，可解決臨床中因外傷、腫瘤、手術(shù)等造成眼眶容積不足，眼球內(nèi)陷等形態(tài)異常等臨床難題。相關(guān)研究文章“4D printed orbital stent for the treatment of enophthalmic invagination”（《4D打印眼眶支架用于治療眼球內(nèi)陷》）在2022年12月的“Biomaterials”（《生物材料》）上發(fā)表（Q1，IF：15.304）。哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士研究生鄧永蝶、哈醫(yī)大二院眼科楊濱濱教授為文章共同第一作者。

打印眼眶支架示意圖

據(jù)悉，哈醫(yī)大二院眼科原慧萍教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了東北三省首個(gè)青光眼診療數(shù)據(jù)檔案庫，明確了東北地區(qū)青光眼患病率和危險(xiǎn)因素，建立了東北地區(qū)青光眼防治體系，并參與制訂《中國青光眼指南（2020年）》等6個(gè)指南，青光眼早期篩查和干預(yù)研究被亞太青光眼指南收錄；團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)東北地區(qū)原發(fā)性開角型青光眼致病基因新位點(diǎn)，2015年利用2020年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的CRISPR-Cas9技術(shù)建立了國內(nèi)唯一青光眼OPTN突變鼠模型，與美國和日本等國家同步進(jìn)行正常眼壓性青光眼的研究；與哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院高會(huì)軍教授團(tuán)隊(duì)合作自主研發(fā)了“一種智能體雙模態(tài)視覺行為監(jiān)控系統(tǒng)”（發(fā)明專利初審已通過），用于解決小動(dòng)物視功能評估；最先實(shí)現(xiàn)骨髓優(yōu)質(zhì)干細(xì)胞亞群歸巢修復(fù)青光眼視神經(jīng)損傷，為建立青光眼全程一體化綜合防治新策略做出了貢獻(xiàn)，并在國際上發(fā)表多篇高影響力論文。團(tuán)隊(duì)在“醫(yī)工合作”領(lǐng)域創(chuàng)新結(jié)合新方向，致力于發(fā)掘新型多靶點(diǎn)智能生物材料用于眼病治療等，為生物醫(yī)用材料新技術(shù)革命奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。