角膜碱烧伤是一种严重的眼部损伤，其特征是广泛的组织破坏、强烈的炎症反应、氧化应激以及病理性角膜新生血管形成（CoNV），常导致长期的视力障碍和角膜纤维化。其病理机制复杂，碱类物质因其亲脂性可皂化细胞膜脂质，迅速穿透角膜组织，导致细胞膜破裂和溶解，并立即通过水合过程引起角膜混浊。随后，白细胞聚集以及各种蛋白酶和自由基的释放进一步导致角膜胶原溶解，最终形成角膜溃疡。
动物模型的建立
为深入研究碱烧伤的病理机制并评估新疗法的效果，建立可靠的动物模型至关重要。常用的模型动物包括大鼠、小鼠以及日本大耳白兔和新西兰大白兔。研究发现，动物的性别和品系（如BALB/c与C57BL/6）会直接影响角膜伤口愈合的病理特征。在造模过程中，滤纸的直径、氢氧化钠（NaOH）的浓度（常用1 N）、滤纸浸泡时间（5秒至30秒不等）以及在角膜上的放置时间（20至60秒）都是关键变量。烧伤后，通常使用生理盐水或磷酸盐缓冲液（PBS）进行灌洗，时间一般为1分钟，灌洗液体积通常在10 mL至60 mL之间。研究表明，NaOH的暴露量越大，造成的损伤越严重，CoNV也更常见和严重。
临床与病理评估
在临床上，Roper Hall分级和Dua分级系统常用于评估碱烧伤的严重程度和预后。Dua分级通过结合角膜混浊程度、角膜缘缺血范围以及结膜受累比例，提供了更优异的预后指导价值。在动物实验中，通常通过评估角膜混浊程度、CoNV面积以及炎症细胞浸润等情况来进行疗效判断。
发病机制概述
碱烧伤后的愈合过程可分为四个重叠的阶段：炎症与角膜基质细胞活化、基质肌成纤维细胞过度活化与纤维化、角膜缘上皮干细胞（LESCs）活化与基质重塑、以及上皮恢复与透明度重建。整个病理进程由氧化应激、炎症和新生血管化共同驱动。
碱烧伤后的炎症反应
损伤后，浸润的炎症细胞和活化的角膜基质细胞会分泌大量促炎细胞因子和血管生成分子，包括肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）、IL-6、基质金属蛋白酶（MMP-2, MMP-9, MMP-13）、转化生长因子-β1（TGF-β1）和血管内皮生长因子（VEGF）等。其中，TNF-α、IL-1β和IL-6的表达尤为突出。这些因子导致多形核白细胞、巨噬细胞和淋巴细胞浸润角膜组织，释放大量蛋白酶，降解细胞外基质，加剧炎症并促进CoNV。
氧化应激是碱烧伤后一个即刻发生的事件，先于炎症反应。过量的活性氧（ROS）会导致大分子氧化和细胞膜脂质过氧化，造成角膜组织中抗氧化剂和促氧化剂之间的失衡，最终引发过度炎症、瘢痕形成和CoNV。NADPH氧化酶（如Nox2和Nox4）是ROS的重要来源，其抑制剂（如阿扑西宁和碘化二苯基）可以减轻碱烧伤诱导的新生血管形成和炎症。
NOD样受体家族pyrin结构域包含蛋白3（NLRP3）炎症小体通路是碱烧伤中的关键信号通路。NLRP3依赖的半胱天冬酶-1（caspase-1）切割和IL-1β的产生对于疾病进展至关重要。细胞焦亡和铁死亡等新型细胞死亡方式也被发现在碱烧伤的发病机制中扮演重要角色。
碱烧伤诱导的新生血管形成与纤维化
碱烧伤早期，IL-6的表达被强烈诱导，进而促进VEGF的表达。角膜细胞能够直接降解I型胶原，为VEGFc/VEGF受体3诱导的MMP13表达创造空间，从而促进CoNV。MMP-2和MMP-9与CoNV密切相关。
肌成纤维细胞是高度收缩的细胞，表达α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA），能合成并沉积大量细胞外基质（ECM）成分，尤其是I型和III型胶原，改变胶原纤维直径，破坏基质结构，导致纤维化和混浊。TGF-β1在此过程中驱动角膜细胞向肌成纤维细胞分化。
衰老的角膜成纤维细胞表现出基质降解酶（如MMP-2, MMP-3, MMP-14）和血管生成因子（如VEGF）的合成和分泌增加，同时抗血管生成因子的表达减少，从而部分通过增强MMP的分泌来促进碱烧伤诱导的CoNV。
碱烧伤的临床管理
传统的治疗策略包括立即冲洗、皮质类固醇和手术干预。冲洗应至少持续30分钟。皮质类固醇（如地塞米松）通过抑制核因子κB（NF-κB）活性来减少IL-1β、环氧化酶-2（COX-2）和VEGF的表达，从而抑制CoNV。然而，长期使用会带来白内障、眼压升高（IOP）甚至角膜融解等副作用。
羊膜移植（AMT）作为一种外科辅助手段，可促进上皮愈合、减轻疼痛并恢复视力。但其容易卷曲且易被胶原酶降解。对于伴有严重角膜缘干细胞缺乏（LSCD）的损伤，角膜缘干细胞移植（如SLET或CLET）可以恢复稳定的 ocular surface。在后期，板层或穿透性角膜移植可用于恢复结构，但供体角膜的缺乏和术后排斥反应限制了其长期效果。
角膜碱烧伤治疗的创新方法
鉴于传统疗法的局限性，研究者们开发了多种创新疗法，主要集中在增强药物递送、提高生物利用度和实现靶向治疗上。
干细胞疗法的进展与挑战
间充质干细胞（MSCs），包括脂肪来源干细胞（ADSC）和骨髓来源干细胞（BMSC），在实验模型中显示出促进角膜组织再生的潜力。它们通过抑制IL-1β、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）和MMP-9等炎症细胞因子，并将巨噬细胞极化为CD206阳性的M2表型来促进修复。其治疗作用主要源于其旁分泌因子。
采用改良mRNA（modRNA）技术工程化的ADSCmodIGF1通过亚结膜注射，能最彻底地恢复角膜结构和功能。与抗VEGF药物相比，BMSC和ADSC能更有效地抑制细胞凋亡和炎症细胞浸润。此外，髓源性抑制细胞（MDSCs）的治疗通过抑制NLRP3炎症小体来改善碱烧伤的进展。
然而，干细胞治疗的临床应用仍面临挑战，包括伦理问题、MSCs在炎症微环境中的低存活率以及注射后的显著细胞死亡。
基于外泌体疗法的治疗潜力
外泌体是平均直径约100纳米的细胞外囊泡，由核酸、蛋白质、脂质等组成，介导特定的细胞间通讯。与外泌体相比，干细胞来源的外泌体具有无免疫原性、无输注毒性、易于获取和储存等优势，且能避免致瘤风险和伦理问题。
研究证实，ADSCs的治疗作用主要源于其外泌体（ADSC-Exo）。ADSC-Exo能显著促进角膜基质细胞（CSCs）的增殖并抑制凋亡，同时下调MMPs并上调ECM相关蛋白（如胶原蛋白和纤连蛋白）。将抗肿瘤坏死因子-α抗体（aT）通过MMP可切割肽连接子与外泌体结合，可增强aT的生物利用度和抗炎特异性。同时，利用聚乙烯醇（PVA）微针（MN）进行经上皮递送，这种组合疗法能显著改善角膜愈合并有效抑制炎症。
来自诱导多能干细胞（iPSCs-Exos）或MSCs（MSCs-Exos）的外泌体均能显著增强人角膜上皮细胞（HCECs）的迁移和增殖，并抑制凋亡。BMSC来源的外泌体（BMSC-Exos）通过激活p44/42 MAPK信号通路促进人角膜上皮细胞的增殖和迁移，并在小鼠模型中显著降低α-SMA（纤维化标志物）和CD31（血管化标志物）的蛋白水平，有效减轻炎症、纤维化和新生血管形成。
血清与富血小板血浆疗法
自体血清（AS）含有多种细胞因子和生长因子（如EGF和TGF-β），与泪液高度相似，能加速上皮细胞的增殖、分化和迁移，有助于修复受损的角膜上皮。50%自体血清滴眼液对常规药物治疗无效的持续性角膜上皮缺损是一种有效的治疗方法。
脐带血清在促进急性化学伤后 ocular surface 恢复方面表现出比自体血清或人工泪液更优的疗效。在实验性化学烧伤中，脐带血清滴眼液在增强角膜伤口愈合和减少角膜混浊方面更有效，并能更显著地降低IL-1β的表达水平。
局部自体富血小板血浆（PRP）疗法安全有效，能促进 ocular surface 快速上皮再生。与AS相比，富含生长因子的血浆（PRGF）滴眼液含有显著更高水平的各种生长因子，能改善角膜基质角质细胞和成纤维细胞的生物学结果，并减少TGF-β1诱导的肌成纤维细胞分化，从而实现 enhanced ocular surface 伤口愈合且瘢痕形成最少。
植物提取物、植物化学物质及 venom 衍生组分的治疗应用
许多天然产物显示出治疗碱烧伤的巨大潜力，具有抗炎、抗氧化和抗血管生成的作用。
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黄酮类化合物： 柿蒂提取物（EEDK）、木犀草素（LUT）和柚皮素都能显著减少碱烧伤诱导的CoNV，并下调VEGF、成纤维细胞生长因子（FGF）、IL-6、MMP-2等多种促血管生成和炎症因子的表达。LUT能抑制角膜中炎症细胞（包括中性粒细胞和淋巴细胞）的浸润，并通过阻断TAK-1/MAPKs/AP-1和NF-κB信号通路来发挥作用。柚皮素滴眼液则通过抑制髓过氧化物酶（MPO）和N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶（NAG）的活性来抑制中性粒细胞和巨噬细胞的募集，并增强角膜组织的抗氧化能力。
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三萜类化合物： 人参皂苷Rh2能减少小鼠模型中炎症细胞的浸润和VEGF、IL-1β、TNF-α、IL-6等促炎因子的表达。甘草酸（GLY）作为一种选择性高迁移率族蛋白B1（HMGB1）抑制剂，能显著降低CoNV面积，抑制VEGF及其下游信号通路的激活，并有效抑制炎症反应。
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香豆素衍生物： 瑞香素（DAP）和白花前胡素（Osthole）都表现出强大的抗炎和抗血管生成作用。DAP通过抑制TLR4/NF-κB/NLRP3信号通路和VEGF-A/VEGFR2及其下游靶点STAT3、AKT、ERK的磷酸化来发挥作用。Osthole则通过抑制MAPK信号通路（特别是p38、ERK1/2和JNK的磷酸化）来抑制VEGF诱导的内皮细胞活化。
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蒽醌类化合物： 芦荟素（Aloin）和 emodin 通过激活Nrf2抗氧化通路，减少中性粒细胞胞外陷阱（NETs）的形成，抑制ROS产生，并抑制IL-1β、IL-6、TNF-α等促炎细胞因子。Aloe vera gel能增强上皮再生，减轻角膜水肿和炎症。Emodin则通过降低VEGFR2、p-VEGFR2、p-Akt、p-STAT3和p-P38的水平来抑制VEGFR2信号通路。
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多酚类化合物： 表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）和碧萝芷（Pycnogenol）都表现出抗氧化、抗炎和组织修复的作用。EGCG能减少角膜水肿、睫状充血和炎症细胞浸润，并通过降低VEGF表达和增加抗血管生成因子色素上皮衍生因子（PEDF）的表达来平衡促血管生成和抗血管生成信号。Pycnogenol则通过减少氧化应激和炎症细胞浸润，组织基质中的胶原纤维，并抑制IL-1β和TNF-α等促炎细胞因子来加速角膜愈合。
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其他天然产物： 银杏内酯B滴眼液能显著下调VEGF和MMP-9的mRNA表达水平，同时上调PEDF的表达。灵芝（Ganoderma lucidum）能显著降低ROS水平，并下调TNF-α、IL-1α、IL-8和MMP-3等炎症介质。南瓜籽提取物（Cucurbita argyrosperma seed extract）则能显著减少CoNV并下调IL-1β、COX-2和VEGF等促炎因子。
从 venom 中提取的ZK002（一种抗血管生成肽）能显著降低SD大鼠碱烧伤后的CoNV长度和面积，其效果优于抗VEGF药物。它通过下调促血管生成因子（如VEGFR2、MMP-9、MMP-2）和促炎因子（如IL-1β），并上调过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）的表达来发挥作用。
现有药物在角膜碱烧伤治疗中的新应用
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他克莫司（Tacrolimus, FK506）： 与他克莫司滴眼液相比，阳离子脂质体形式的他克莫司（0.2 mg/ml）能显著增加角膜中的药物浓度，促进角膜上皮愈合，抑制新生血管形成和炎症，展现出更优的治疗效果。
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法舒地尔（Fasudil）： 一种Rho激酶（ROCK）抑制剂，能下调VEGF、TNF-α、MMP-8和MMP-9的mRNA表达，并通过抑制Rho/ROCK信号通路来减少氧化应激和炎症。
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乌帕替尼（Upadacitinib）： 抑制M1巨噬细胞在碱损伤角膜中的浸润，并降低诱导型一氧化氮合酶（iNOS）、MCP-1、TNF-α、IL-6、IL-1β以及VEGF-A的mRNA表达水平，显著减少角膜混浊，促进伤口愈合。
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双硫仑（Disulfiram）： 通过抑制巨噬细胞伪足形成，来抑制巨噬细胞浸润、角膜瘢痕形成和新生血管化。
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脂氧素A4（Lipoxin A4, LXA4）： 一种来源于花生四烯酸的脂质介质，能显著减轻碱烧伤后的角膜混浊和新生血管形成，同时降低IL-1β、IL-6、MMP-9和VEGFA的基因和蛋白表达，并上调与角膜修复相关的基因（如KRT7, KRT32）。
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过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）激动剂： PPARα激动剂（非诺贝特）、PPARγ激动剂（吡格列酮）以及它们的组合，都能抑制炎症、新生血管形成和纤维化。PPARγ受体激动剂能增加M2巨噬细胞，促进伤口愈合，而PPARα激动剂则在早期抑制未成熟血管。联合用药能显著降低VEGF和血管生成素-2（Ang-2）的表达。
眼部药物递送的创新策略：延长滞留、提高生物利用度与靶向释放
传统的滴眼液生物利用度低（<5%），停留时间短。为解决这些问题，研究人员开发了各种功能性生物材料，包括水凝胶、纳米纤维和纳米颗粒（NP）制剂。
水凝胶制剂系统
水凝胶因其优异的细胞相容性、可调节的机械性能和光学特性而备受关注。Aprepitant X 制剂是一种水凝胶，能显著减轻角膜疼痛，增强角膜神经再生，并加速上皮愈合。将伊马替尼封装在甘草胶束与水凝胶结合的递送系统中，能显著增强伊马替尼的水溶性，延长其在 ocular surface 的滞留时间，促进角膜愈合。
基于PLGA-PEG-PLGA的三嵌段共聚物的热敏可生物降解水凝胶载药系统，在约37°C时发生快速的溶胶-凝胶转变。负载阿达木单抗和阿柏西普的这种制剂，在兔碱烧伤模型中进行结膜下注射后，能完全抑制CoNV，加速角膜再上皮化和伤口愈合。类似地，负载英夫利昔单抗的递送系统也能抑制视网膜神经变性。
由Pluronic F-127（PF-127）组成的温敏水凝胶负载多效蛋白PGRN，能在接触角膜时转变为凝胶，形成保护屏障，实现PGRN的持续释放。它通过抑制NF-κB信号通路促进巨噬细胞从M1向M2表型转变，并通过激活PI3K/Akt通路促进角膜上皮修复。
将普罗布考负载的纳米颗粒与可注射的氧化葡聚糖/明胶/硼砂水凝胶相结合，能增强药物在 ocular surface 的滞留。普罗布考能有效抑制促炎细胞因子（IL-6, TNF-α），上调抗炎因子精氨酸酶-1（Arg-1），并促进角膜组织快速修复。
壳聚糖及其衍生物由于其生物降解性、生物相容性、抗菌特性和粘附特性而被广泛应用。脱氧核糖核酸酶I（DNase I）能有效调节中性粒细胞胞外陷阱（NETs），将其负载到壳聚糖纳米颗粒上并与丝素蛋白复合形成水凝胶，可实现NET的持续调节，使NET形成减少50%，新生血管化减少约70%。
基于羧甲基壳聚糖（CMCTS）和氧化海藻酸钠（SAD）的原位水凝胶能快速凝胶化，具有高透明度、优异的溶胀能力、生物相容性，并与角膜缘干细胞（LSCs）兼容，能有效促进LSCs在碱烧伤角膜上的移植。利用4D生物打印技术开发的壳聚糖基温敏水凝胶（4D-CTH）载体，具有均匀的孔径和可调节的形状，能增强干细胞递送，显著促进大鼠碱烧伤模型中的角膜修复。
纳米胶束系统
胶束是由两亲性嵌段共聚物在水中自组装形成的纳米结构，具有亲水性的外壳和疏水性的内核，能增溶难溶性药物。将大麻素受体2（CB2r）激动剂TA-A001封装在由聚乙烯吡咯烷酮和聚丙交酯嵌段共聚物组成的聚合物胶束（SmartCelle）中，能实现该高疏水性药物的递送，并表现出比泼尼松龙治疗更快的伤口闭合速度。
Empagliflozin（EMP）和甘草酸能形成纳米胶束眼科溶液EMP@glycymicelle，其封装效率高达98%，粒径小于10纳米，具有良好的水溶性和储存稳定性。它能显著加速角膜伤口愈合，促进角膜感觉恢复，并通过显著下调HMGB1、IL-6、NF-κB和VEGF等因子的表达来抑制CoNV。
利用甘草酸二钾（DG）作为纳米载体成功制备了瑞巴派特（RBM）纳米胶束眼科溶液（DG-RBM），显著改善了RBM的水溶性和角膜渗透性，有效抑制了角膜新生血管形成，并显著降低了VEGF、IL-6和TNF-α等炎症因子的表达。
将阿西替尼封装在两亲性嵌段聚合物聚乙二醇-聚己内酯（MPEG-PCL）中制备的阿西替尼负载胶束，显著改善了该疏水性药物的溶解度和稳定性，表现出强大的抗血管生成作用和良好的生物相容性。
由MPEG-PCL胶束和α-环糊精（α-CD）组成的超分子水凝胶，用于地塞米松磷酸钠（Dexp）和阿瓦斯汀（Ava）的联合递送，能显著延长Ava在角膜前的滞留时间，并有效减轻碱烧伤诱导的角膜炎症和新生血管形成。
脂质体系统
脂质体是由一个或多个磷脂双分子层包围水核组成的球形囊泡，能封装亲水性和疏水性药物，保护治疗剂免受酶降解并增强生物利用度。吡非尼酮（PFD）负载的脂质体显著减少了角膜纤维化和混浊，抑制了TGF-β和α-SMA的表达，同时恢复了IL-1β的正常表达，表现出强大的抗纤维化和抗炎作用。
Ferrostatin-1（Fer-1）负载的脂质体（Fer-1-NPs）能显著降低角膜混浊和新生血管形成，效果与地塞米松相当，但无明显副作用。它还能显著减少炎症细胞浸润以及角膜中促炎因子IL-1β和IL-6的表达。
纳米材料与微颗粒基药物递送策略
PLGA纳米颗粒（NPs）显著延长了灵芝提取物（LZH）在角膜上皮细胞中的滞留时间，增加了细胞对药物的摄取，并表现出优异的递送效率。LZH-NPs能显著降低H2O2诱导的ROS水平，并下调TNF-α、IL-1α、IL-8和MMP-3等炎症相关基因的表达。
米诺环素负载的纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸共聚物（nHAP/PLGA）纳米颗粒基微球药物递送系统，通过抑制促炎细胞因子IL-1β和TNF-α并促进TGF-β表达，有效预防CoNV。
山奈酚（KAE）可以与FDA批准的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）K-17PF形成纳米复合物，开发出一种名为17PF-KAE的水性眼科溶液。它在体内外均表现出增强的抗氧化活性和抗炎作用，能抑制炎症介质（CD54、IL-6和TGF-β1）和VEGF。
白藜芦醇是一种有效的抗VEGF剂，但其疏水性和不稳定性限制了其应用。将其负载于由甘油单油酸酯（GMO）、乙醇和水组成的 ocular lamellar crystalline gel（ROLG）中，其角膜渗透水平是白藜芦醇在透明质酸悬浮液（RHSs）中的三倍，只需每日给药一次即可显著抑制CoNV。
通过同轴静电纺丝技术制造了一种用于联合递送抗炎药和抗生素的双药载体，其核心为负载姜黄素的丝素蛋白，外壳为负载万古霉素的壳聚糖/聚乙烯醇（PVA），能增强角膜再上皮化、减少炎症并抑制角膜新生血管形成。
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