北京大学北大第三医院眼科洪晶/彭荣梅研究团队开发全球首个生物可降解角膜内皮替代物并揭示角膜内皮屏障新机制

近日，北京大学第三医院眼科洪晶教授/彭荣梅副主任医师研究团队在Bioactive Materials和Biomaterials发表系列成果，揭示基质刚度影响角膜内皮细胞连接的完整机制，开发全球首个用于治疗大泡性角膜病变的生物可降解丝素角膜内皮膜片。

角膜内皮屏障的破坏会导致角膜水肿和透明度丧失，是角膜盲的主要病因之一。目前，角膜移植是治疗严重角膜内皮功能障碍的唯一有效方法，但供体稀缺限制了其广泛应用。因此，深入理解角膜内皮屏障功能障碍的发病机制，对开发新的治疗策略至关重要。

2025年11月3日，洪晶/彭荣梅研究团队联合北京航空航天大学团队，在生物材料研究顶级期刊Bioactive Materials（影响因子：20.3）在线发表题目为《基质刚度通过YAP介导ZO-1稳定性调控角膜内皮屏障完整性》（“ECM stiffness governs endothelial barrier integrity through YAP-mediated stabilization of ZO-1”）的研究成果。

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近年来，细胞外基质（ECM）的力学特性（如刚度）被认为是调控细胞行为的关键因素，然而ECM刚度如何精确调控角膜内皮细胞紧密连接的组装与稳定性，其背后的力学生物学机制尚不明确。

基质刚度调控角膜内皮屏障影响角膜水肿的模式图

研究发现，在临床大泡性角膜病变患者及大鼠损伤模型中，角膜后弹力层刚度显著降低，且内皮细胞紧密连接相关基因表达下调。体外实验表明，较高的ECM刚度能促进角膜内皮细胞中ZO-1的膜定位及表达，并显著增强细胞单层的屏障功能。机制研究中，团队发现经典的FAK/Paxillin和Hippo信号通路协同响应ECM刚度变化，共同汇聚于力学敏感蛋白YAP。

本研究首次揭示了基质刚度通过调控YAP介导的转录非依赖性途径，稳定紧密连接蛋白ZO-1，从而维护角膜内皮屏障完整性的新机制。计算模拟进一步从生物力学角度揭示了ECM刚度下降导致细胞间连接破坏、间隙形成及细胞脱落的动态过程。本研究揭示了基质刚度影响角膜内皮细胞连接的完整机制，不仅为理解角膜内皮屏障功能障碍的发病机制提供了新的力学生物学视角，也为设计力学优化的组织工程支架、开发针对屏障功能障碍性疾病的新疗法提供了理论基础。

2025年10月30日，洪晶/彭荣梅研究团队联合北京航空航天大学团队，在生物材料中科院一区期刊Biomaterials（影响因子：12.8）在线发表题目为《热塑性丝素-甘油复合膜作为可降解人工角膜内皮替代物》（“Thermoplastic silk-plasticizer membranes for biodegradable artificial corneal endothelium”）的研究成果。

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现有的人工角膜内皮材料多为不可降解合成聚合物，存在组织粘附性差、屏障功能不足、易引发异物反应等问题。因此，开发一种兼具良好生物相容性、可控降解性、优异机械性能和屏障功能的新型人工角膜内皮材料，成为眼科再生医学领域的迫切需求。

丝素膜作为人工角膜内皮替代物移植过程的模式图

该研究通过旋涂成型与水蒸气退火技术，构建出具有高透明度、优异力学性能和可控降解行为的丝素膜。体外实验证实，丝素膜在可见光范围内透光率超过85%，并具备长期抵抗眼内压的屏障能力（≥75天）。

在兔动物模型中，植入丝素膜后角膜透明度在一个月内完全恢复，并在三个月内维持稳定，未见明显炎症或纤维化反应。转录组分析进一步揭示，丝素膜通过抑制炎症通路、减轻纤维化及调节细胞外基质重塑，有效维持角膜透明性。此外，丝素膜表面可促进周边角膜内皮细胞迁移与功能重建，显示出良好的组织整合潜力。

本研究是全球首个可降解生物来源的丝素材料应用于人工角膜内皮重建，突破了传统非降解材料的局限，为角膜内皮功能障碍提供了一种临时替代的创新治疗策略，具有重要的临床转化前景。

北京大学第三医院眼科博士研究生池苗苗为系列研究的第一作者，洪晶、彭荣梅为共同通讯作者。系列研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金、中国博士后科学基金等的经费支持。