光遗传学联合纳米材料重塑巩膜生物力学：近视防控从光学干预到力学调控的突破

近年来，近视已成为全球性的公共卫生问题，尤其在东亚地区，青少年近视率居高不下。传统的近视防控手段主要依赖于光学干预，如角膜塑形镜、多焦点软镜和离焦框架眼镜等，这些方法虽然在一定程度上延缓了眼轴增长，但效果有限且存在个体差异。近年来，随着对近视发病机制的深入研究，巩膜生物力学在近视发展中的作用日益受到重视。巩膜作为眼球壁的主要组成部分，其力学性能直接决定了眼球的形态和眼轴长度。在近视发展过程中，巩膜会发生重塑，表现为胶原纤维减少、弹性模量下降，从而导致眼轴延长和巩膜变薄。因此，调控巩膜重塑成为近视防控的新靶点。 本研究团队探索了一种全新的近视干预策略，即利用光遗传学技术联合纳米材料来调控巩膜成纤维细胞的力学行为，从而重塑巩膜生物力学，抑制眼轴增长。光遗传学技术能够通过特定波长的光激活细胞膜上的光敏感蛋白，实现对细胞功能的精确时空调控。我们设计了一种表达光敏蛋白ChR2的巩膜成纤维细胞系，并利用纳米材料（如金纳米棒）作为光热转换介质，在近红外光照射下产生局部热效应，促进胶原交联，从而增强巩膜力学性能。同时，光遗传学激活的成纤维细胞可以上调胶原合成相关基因，进一步加固巩膜。 在动物实验中，我们采用豚鼠形觉剥夺性近视模型，将载有金纳米棒的巩膜成纤维细胞注射到豚鼠Tenon囊下，然后给予特定模式的近红外光照射。结果显示，与对照组相比，实验组豚鼠的眼轴增长明显减缓，巩膜厚度和胶原纤维密度显著增加，巩膜生物力学性能（如弹性模量）得到显著改善。此外，我们还利用原子力显微镜和光学相干弹性成像技术对巩膜力学性能进行了在体和离体评估，验证了该策略的有效性。 这一突破性研究为近视防控提供了全新的思路，即从单纯的光学干预转向生物力学调控。与传统方法相比，光遗传学联合纳米材料的方法具有更高的时空精度和可调控性，有望实现个性化、精准化的近视治疗。未来，随着技术的进一步成熟和安全性评估的完善，该策略有望进入临床试验，为高度近视患者带来新的希望。