光控交联明胶-聚己内酯复合支架：生物材料在角膜组织工程中的力学与生物适配协同策略

近年来，角膜疾病导致的视力损伤已成为全球重要的公共卫生问题，而角膜移植供体匮乏的困境持续推动着生物材料角膜替代物的研发。传统的脱细胞角膜基质或合成聚合物虽各具优势，但在力学适配性与组织整合度上仍存瓶颈。当前，一种基于光控交联明胶-聚己内酯（GelMA-PCL）的复合支架正在为角膜组织工程带来新的解决方案，其核心在于“力学-生物”双仿生的协同设计。  该支架以甲基丙烯酰化明胶（GelMA）为主体网络，通过光引发自由基聚合实现精确的空间交联控制，能够依据角膜不同区域（中央、旁中央、周边）的力学需求调整交联密度，从而获得从 5.2 kPa 到 42.8 kPa 的可调压缩模量，与天然角膜基质（约 10-40 kPa）高度匹配。引入静电纺丝聚己内酯（PCL）纳米纤维作为增强相，不仅将缝合线撕裂强度提升至 6.5 N/mm（接近人角膜的 3-8 N/mm），还通过纤维取向引导角膜基质细胞定向迁移，模拟了天然角膜中正交胶原板层的结构。在体外实验中，人角膜基质细胞在 GelMA-PCL 复合支架上表现出典型的树突状形态，α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）表达阴性，未出现纤维化表型，且细胞活力在 21 天内维持 95% 以上，证实了优异的细胞相容性。 更引人注目的是，该支架整合了光控释放功能。通过在水凝胶网络中接枝偶氮苯-环糊精主客体复合物，可在 450 nm 可见光照射下触发基质金属蛋白酶抑制剂（如马立马司他）的按需释放，有效抑制早期炎症浸润和异常基质降解，为角膜再生营造稳定的微环境。这一设计灵感源于近期眼科生物材料会议中热议的“智能响应”理念，将药物干预与结构重塑时空协同。 在兔板层角膜移植模型中，GelMA-PCL 支架植入 6 个月后完全被宿主角膜上皮覆盖，再生的基质层排列规整，中央厚度恢复至术前 92%，透明度达正常角膜的 87%，且未观察到新生血管或钙化沉积。对比单纯的 GelMA 支架，PCL 增强组在缝合稳定性与远期透明度上具有显著优势。这一进展与当前角膜交联、角膜塑形等领域的生物力学重塑趋势相呼应，也契合了国家对高端眼科生物材料自主研发的鼓励方向。 未来，基于 GelMA-PCL 平台的改良还可搭载角膜缘干细胞或神经营养因子，向角膜全层功能性修复迈进，为从圆锥角膜治疗到屈光术后修复的多元应用铺平道路。