眼睛是最復(fù)雜的器官之一，是人體與外界交互的天然半開(kāi)放窗口。角膜是眼睛防御外界侵襲的第一道屏障，輕度角膜損傷能夠自愈，中度/重度角膜損傷易引發(fā)渾濁進(jìn)而導(dǎo)致不可逆的視覺(jué)功能喪失。角膜損傷治療不僅需要傷口閉合，恢復(fù)角膜透明性及視覺(jué)功能至關(guān)重要。藥物治療、角膜移植、細(xì)胞療法等是嚴(yán)重角膜損傷的主要臨床修復(fù)手段，然而效果弱、供體少、療程長(zhǎng)、成本高等問(wèn)題仍是臨床醫(yī)學(xué)面臨的重大挑戰(zhàn)。此外，角膜損傷后，日常眨眼過(guò)程中眼瞼與角膜之間的刮擦?xí)l(fā)角膜二次損傷，F(xiàn)有角膜繃帶鏡能夠緩解二次刮擦損傷，但難以促進(jìn)角膜快速有序愈合。物理電場(chǎng)干預(yù)在促進(jìn)組織快速有序修復(fù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，干預(yù)實(shí)施的復(fù)雜性和安全性限制了此類療法的廣泛應(yīng)用。
雪花啟發(fā)的壓電角膜接觸鏡如圖1所示，器件集成后結(jié)構(gòu)類似于商業(yè)美瞳隱形眼鏡，佩戴過(guò)程中能夠規(guī)避瞳孔遮擋，不影響固有視覺(jué)通路。通過(guò)力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化，在保證柔性可延展特性基礎(chǔ)上，器件能夠?qū)C(jī)械能量轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定輸出（圖2）。
圖2. 壓電角膜接觸鏡（BPCL）的性能調(diào)控優(yōu)化。（a）雪花啟發(fā)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（引用冬奧會(huì)圖片；燕山雪花大如席）。（b）眨眼驅(qū)動(dòng)器件的工作原理。（c）壓電單元的性能優(yōu)化。
圖3. 壓電角膜接觸鏡的干預(yù)效果驗(yàn)證。（a）器件干預(yù)對(duì)雙重作用生長(zhǎng)因子的調(diào)控修復(fù)機(jī)理。（b）小鼠角膜干預(yù)修復(fù)驗(yàn)證。（c）兔子角膜干預(yù)修復(fù)驗(yàn)證。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-39315-6
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