基于碳量子点构建可溶性微针贴片用于细菌性角膜炎的治疗研究

This project aims to resolve the challenge facing the clinical use of antibiotics in treatment of bacterial keratitis. Combining with microneedle technology, the applicant intends to develop a new type of the spermine modified carbon quantum dots/hyaluronic acid (Spd-CQDs/HA) composite soluble microneedle patches for safe, efficient and controlled ophthalmic drug delivery, so as to replace antibiotics and provide a new option for clinical treatment of bacterial keratitis. This microneedle patch can be well attached to the corneal surface, thereby leading to reduce the drug loss caused by tear metabolism and prolong the administration time. At the same time, the microneedle can penetrate the ocular surface tissue including the tear film and corneal epithelium, avoid the anatomical barrier of the cornea, and release spd-cqds efficiently and controllably, so as to achieve the best effect in the treatment of bacterial keratitis. This project will provide a new idea and method for the clinical treatment of bacterial keratitis and other ophthalmic diseases, as well as provide important technical reference and experience for the treatment of bacterial infections in other body parts.

本项目针对传统临床利用抗生素治疗细菌性角膜炎的局限性，申请人拟结合微针技术，开发一种新型的亚精胺改性的碳量子点/透明质酸(Spd-CQDs/HA)复合可溶性微针贴片，用于安全、高效、可控的眼部给药，从而替代抗生素，为临床治疗细菌性角膜炎提供新的选择。这种微针贴片可以很好地贴附于角膜表面，减少因泪液代谢造成的药物损失，延长给药时间；同时，微针可以穿透角膜的泪膜和角膜上皮层，避开角膜的解剖屏障，从而高效、可控地释放出Spd-CQDs，以达到治疗细菌性角膜炎的最佳效果。本项目的实施，将为临床治疗细菌性角膜炎等眼科疾病提供新的选择与技术方法，同时也将为人体其他部位的细菌性感染治疗提供重要的技术参考与经验。

细菌性角膜炎(BK)是由细菌感染引起的角膜炎症，为眼科的常见疾病，可导致角膜溃疡穿孔，甚至眼内感染，最终造成眼球萎缩，有致盲风险。常见致病菌中，金黄色葡萄球菌造成的感染症状重，进展快，且有抗生素耐药的风险。目前临床上治疗细菌性角膜炎时，多采用抗生素局部点眼，必要时采取手术干预，有限的治疗效果和痛苦的治疗过程加重了患者的身心负担。本研究针对传统抗生素滴眼液治疗细菌性角膜炎的局限性，将抗菌性纳米材料与微针技术相结合，采用微模板法制备负载咪唑修饰石墨烯量子点的可溶性微针贴片（IMZ-GQDs MNs），用于安全、高效、可控的眼部给药，以治疗细菌性角膜炎。由于膜完整性的丧失和膜电位的下降，IMZ-GQDs在3 h内对3种典型的革兰氏阳性菌株的消毒率为>90%。对于眼部应用，我们进一步通过典型的两步微模塑方法开发了装载IMZ-GQDs的溶解微针贴片(IMZ-GQDs MNs)。IMZ-GQDs MNs具有良好的体外溶出性和穿透性，并在体内成功克服兔角膜上皮层。IMZ-GQDs MNs在体内外均表现出良好的生物相容性，具有低细胞毒性、低侵入性和低眼部刺激作用。IMZ-GQDs MNs外用抗菌活性高，给药效果好，可在7天内消除金黄色葡萄球菌引起的家兔BK。因此，IMZ-GQDs MNs对于细菌性角膜炎的治疗具有可观的应用潜力，这种将纳米材料与微针技术相结合的思路可汲取两种新兴技术的优点，从而为细菌性角膜炎以及其他眼病的治疗提供参考。