化工系游佳欣教授｜跨域研究攜手開創視覺神經系統損傷修復新局

2025/7/16

　　視神經病變與視網膜退化是造成不可逆失明的主要原因，目前臨床尚缺乏有效的神經保護或再生治療方式。為突破此一瓶頸，臺大化工系教授游佳欣與醫學系眼科臨床副教授陳達慶攜手團隊合作，結合臨床醫學與材料工程專長，開發一系列創新眼內注射水凝膠平台，用以實現藥物或細胞的有效遞送，達成保護視網膜神經組織的效果。該系列研究成果已接續發表於國際頂尖期刊 Advanced Science 及 Advanced Healthcare Materials。

　　視神經的主體神經元細胞(retinal ganglion cells, RGCs)位於眼底視網膜的內表面，要對其給予高效率的藥物治療並不容易，很容易在眼球中被稀釋濃度。第一階段研究團隊合成出一種改質明膠水凝膠(Cur@PDA@GelCA)，以肉桂酸導入芳香環結構提升材料交聯能力，並結合聚多巴胺(PDA)奈米顆粒與天然抗氧化物薑黃素(curcumin)，創造出具備生物相容性、抗氧化能力與視網膜內表面高附著力的複合材料。此複合水凝膠可經由玻璃體內注射達成精準定位，並在小鼠視神經壓迫模型中證實具有減少視網膜節細胞(RGCs)凋亡的神經保護效果。

　　延續該基礎，團隊於後續研究中開發第二代高功能水凝膠，採用天然多酚咖啡酸(caffeic acid)與其寡聚物修飾明膠，更進一步提升水凝膠的光穿透性、附著性、及抗氧化性，以期符合臨床治療上的最佳視覺潛能。透過溫和酵素交聯方式形成GelCA-2OH與GelCAo-2OH水凝膠，該材料不僅具備上述性質，並具有自癒合能力與可調降解速率，更符合眼內應用對透明度與可逆性的高標準需求。動物實驗證實，該水凝膠能有效清除組織氧化壓力、減少炎症反應以保護神經節細胞 (RGCs)。特別值得一提的是，第二代材料在急性期表現的療效深度可擴及外層視網膜感光細胞，並藉由生物標記觀察到神經保護與再生指標顯著提升，顯示該水凝膠不僅適用於視神經病變（如缺血性視神經病變、青光眼），亦有潛力應用於視網膜退化性疾病（如黃斑部病變、糖尿病視網膜病變）等，可望有助於全層視網膜傷害的治療。

　　目前該技術已完成專利申請，並持續進行臨床前試驗。此研究成果彰顯臺大在跨領域合作的創新潛能與國際領先技術，期望未來能導入臨床治療，造福更多視覺障礙患者。

 

Figure 1. Synthesis and application of caffeic acid-modified gelatin hydrogel for inner retinal tissue repair. CA is oxidized to form CAo, followed by conjugation to gelatin and crosslinking using mTG to yield the GelCAo-2OH hydrogel. The hydrogel demonstrates significant reductions in ROS levels, inflammation, and RGC death. This highlights its effectiveness as an antioxidant, its compatibility, and its suitability for intravitreal injection. CA, caffeic acid; Cao, caffeic acid oligomers; mTG, microbial transglutaminase; ROS, reactive oxygen species, RGC, retinal ganglion cell.

 

 

Figure 2. Schematic illustration of the synthesis of Cur@PDA@GelCA hydrogel and its therapeutic mechanism in in vivo retinal optic nerve injury model.

 

論文連結:

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adhm.202501583

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202308635