细菌性角膜炎是全球范围内极具挑战性的感染性眼病之一，起病急、进展快，严重时可导致角膜溃疡、瘢痕形成甚至不可逆失明。目前临床治疗仍以妥布霉素、左氧氟沙星等抗菌滴眼液为主，但由于角膜上皮紧密连接、泪液冲刷及瞬目反射等多重屏障作用，局部给药的生物利用度极低，难以在感染部位维持稳定有效的药物浓度。为达到治疗效果，患者往往需要高频次给药，这不仅增加了治疗负担、降低依从性，也可能加剧细菌耐药风险。近年来，水凝胶、纳米颗粒等新型眼部递药系统虽可在一定程度上延长药物滞留时间，但对深层角膜病灶的穿透能力仍然有限，整体保护效果受限。相比之下，微针技术为跨角膜高效递药提供了新思路，但传统微针常存在材料生物相容性不足、力学结构与眼球曲面不匹配、固定稳定性差等问题，易引发角膜刺激或毒性反应，限制了其临床转化。因此，开发一种兼具深层高效递送、良好生物相容性与角膜适配性的新型给药系统，具有重要临床意义。

2025年10月20日，华中科技大学基础医学院药理系陈伟教授团队与协和医院王琳教授/王征教授团队合作开发了一种仿螳螂前肢的生物可吸收隐形眼镜状装置（BLOT）用于细菌性角膜炎的治疗，BLOT装置以丝胶蛋白为主体，兼具优异的生物相容性与快速降解性，能实现药物向角膜深层的微创高效递送，其负载的丝胶-银纳米复合微球更可协同发挥抗菌与促修复双重功效。相关内容以“Engineering of a Mantis-Forelimb-Inspired Bioabsorbable Lens-likeOcular Therapeutic (BLOT) Device for Effective Bacterial KeratitisTreatment”为题发表在《Nano Letters》上。该器件整体采用隐形眼镜样设计，以丝胶蛋白为主要材料，在隐形眼镜周围集成具有不同倾斜角度的定向微针阵列，并结合可原位还原银纳米颗粒的丝胶微球，实现对角膜深层病灶的微创、精准和高效递药。动物实验表明，BLOT器件在抑菌、减轻角膜水肿、抑制炎症反应以及促进角膜组织修复方面均优于临床常用左氧氟沙星滴眼液，展现出良好的生物安全性和临床转化潜力。

该器件具有以下三大核心亮点：

（1）仿生定向微针实现深层精准递送：BLOT借鉴螳螂前肢倒刺结构，在隐形眼镜周围构建不同倾斜角度的微针阵列，可更好贴合眼球曲面，在降低角膜组织损伤的同时增强固定能力，实现治疗因子向角膜深层病灶的高效递送。

（2）丝胶微球原位生成银纳米颗粒，兼具抗菌与控释功能：研究团队制备了可原位还原银纳米颗粒的丝胶微球，并将其整合至定向微针中，使器件在穿透角膜上皮后发挥显著抗菌作用；同时，丝胶微球还可作为药物储库，用于调节治疗分子的局部释放过程。

（3）疗效显著优于传统滴眼液：在兔细菌性角膜炎模型中，BLOT治疗后角膜厚度显著低于左氧氟沙星滴眼液组，并表现出更少的细菌残留、更低的TNF-α和IL-1β炎症水平以及更有序的胶原排列，说明其在抗感染、抗炎及促进角膜愈合方面具有明显优势。

示意图：一种仿螳螂前肢的生物可吸收隐形眼镜状装置（BLOT）用于递送抗菌丝胶微球治疗细菌感染性角膜炎模型的示意图：a）受螳螂前足结构启发、具有锯齿状边缘的BLOT器件设计；b）抗菌丝胶微球（SMPs@Ag）的制备过程；c）BLOT器件用于治疗细菌感染性角膜炎模型的示意图。

图1. BLOT器件的制备与表征。a）BLOT器件制备过程示意图；b）制备得到的阳模光学图像；c）由阳模复制得到的PDMS阴模；d、e）BLOT器件的光学图像；f）不同倾斜角阳模的光学图像；g）不同倾斜角BLOT器件微针的显微图像；h）不同倾斜角BLOT器件微针的荧光显微图像；i、j）不同倾斜角BLOT器件的力学行为；k、l）兔眼经BLOT器件处理后的实物照片；m）采用不同倾斜角BLOT器件作用于水凝胶后，经台盼蓝染色的微针通道显微图像；n）不同倾斜角BLOT器件作用于水凝胶后形成的微针通道深度。

图2. BLOT器件的抗菌性能表征。a）抗菌丝胶微球（SMPs@Ag）的制备示意图；b）SMPs与SMPs@Ag的扫描电镜图像；c、d）SMPs与SMPs@Ag对金黄色葡萄球菌（c）和大肠杆菌（d）的体外抗菌效果；e、f）与SMPs和SMPs@Ag共孵育6 h后金黄色葡萄球菌（e）和大肠杆菌（f）的存活率；g）BLOT器件体外抗菌实验示意图；h、i）不含或含抗菌丝胶微球的BLOT器件对金黄色葡萄球菌（h）和大肠杆菌（i）的体外抗菌效果，孵育6 h；j、k）与不含或含抗菌丝胶微球的BLOT器件共孵育6 h后金黄色葡萄球菌（j）和大肠杆菌（k）的存活率。

图3.不同治疗组对兔角膜修复效果的评价。a）兔角膜损伤模型中微针贴片治疗的实验流程示意图；b）各处理组〔未处理、弯曲丝胶贴片、带微针的弯曲丝胶贴片、抗菌丝胶微球、BLOT器件及左氧氟沙星滴眼液〕兔眼在治疗后第1、3、5、7、14和21天的照片；c）各处理组兔角膜在治疗第21天的照片；d）治疗21天后兔角膜厚度的定量分析；e）角膜组织H&E和Masson染色结果；f）TNF-α和IL-1β免疫荧光染色结果；g、h）治疗21天后兔角膜中TNF-α（g）和IL-1β（h）阳性细胞的定量分析。

图4. BLOT器件在兔细菌性角膜炎模型中的治疗效果评价。a）兔金黄色葡萄球菌感染性角膜炎模型建立及治疗流程示意图；b）各处理组〔弯曲丝胶贴片、带微针的弯曲丝胶贴片、抗菌丝胶微球、BLOT器件及左氧氟沙星滴眼液〕在治疗后第1、3、5、7、14和21天的兔眼照片；c）不同处理组兔眼的临床评分；d）各组21天内创面面积变化；e）各处理组兔角膜在治疗第21天的照片；f）治疗后兔角膜厚度的定量分析；g）对应兔角膜组织在LB平板上的细菌培养结果；h）治疗第21天兔角膜中存活金黄色葡萄球菌数量的定量分析。

图5.细菌性角膜炎愈合过程的组织学评价。a、b）角膜组织的H&E染色（a）和Masson染色（b）结果；c）TNF-α和IL-1β的免疫荧光染色结果，用于炎症分析；d、e）图c中TNF-α（d）和IL-1β（e）阳性细胞的定量分析。

BLOT装置实现了微创给药、高效抗菌、促进修复的协同效果，为眼部微创给药系统设计提供“仿生结构+天然生物材料”的创新思路，证实丝胶蛋白在角膜修复中的关键作用，以及银纳米颗粒控释体系在高效抗菌中的价值。BLOT装置为细菌性角膜炎提供新型治疗方案，尤其适用于抗生素耐药性感染或深层角膜感染，此外，该装置可拓展载药种类（如蛋白质、DNA、其他抗菌药物），有望用于其他眼部疾病（如病毒性角膜炎、角膜营养不良）的治疗。

原文链接https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5c03995