视网膜色素上皮（RPE）是位于视网膜外边界的一层紧密排列的多边形单层细胞，对维持视网膜健康至关重要，执行吞噬、屏障维持、营养转运、氧化应激缓解和视觉循环维持等功能。年龄相关性黄斑变性（AMD）已影响全球超过1.96亿人，预计到2040年将接近2.88亿人，是老年人视力损伤和不可逆失明的主要原因。由于成熟RPE细胞再生能力有限，将健康RPE细胞移植至退变区域已成为恢复或保留视力的研究策略。然而，细胞悬液直接注射无法可靠地在体内重建极化单层，而基于支架的RPE片层移植因能提供类细胞外基质（ECM）基底支持、促进极化和紧密连接形成而备受关注。静电纺丝PCL/明胶纳米纤维支架因其生物相容性、生物降解性和可模拟BrM拓扑结构的微加工能力而成为有前景的平台，但PCL的疏水性和力学性能过软限制了其在RPE片层移植中的应用。
针对上述挑战，新加坡国立大学刘增平教授、联合北京化工大学薛佳佳教授和中国人民解放军总医院第三医学中心眼科医学部王丽强教授团队将低氧化度氧化石墨烯（GO）掺入静电纺丝PCL/明胶支架中，系统评估了其对hESC来源RPE细胞移植的支持性能。低氧化度GO的引入显著改善了支架的润湿性（水接触角从45.47±8.44°降至27.48±1.42°）和力学性能（拉伸强度从1.60±0.06 MPa提升至1.75±0.07 MPa，断裂伸长率从16%提升至44%），同时保持了纤维成形性和生物相容性。PCL/明胶/GO支架支持RPE特异性蛋白表达（MITF、PAX6、CRALBP、ZO-1）并建立了良好的细胞极性（Na/K-ATP酶顶侧极化表达）。透射电镜显示hESC-RPE细胞在支架上形成顶侧微绒毛。RNA-seq揭示了支架上RPE细胞营养因子和吞噬功能的保留，经CNTF、IGF1和VEGFA表达水平升高及荧光微球摄取能力增强验证。增强的力学性能消除了植入前额外处理的需要，改善了手术操作便利性，且支架未引起可观察的短期视网膜功能障碍。相关内容以Incorporation of low-oxidation graphene oxide into electrospun poly(ε-caprolactone) /gelatin scaffolds for human embryonic stem cell‐derived retinal pigment epithelium cell transplantation发表在Biomaterials！
本研究通过将低氧化度GO掺入静电纺丝PCL/明胶支架，成功开发了一种兼具优异理化性能和生物学功能的RPE细胞移植基底膜。GO的引入显著改善了支架的亲水性（WCA降低至27.48°）和力学性能（拉伸强度提升至1.75 MPa，断裂伸长率提升至44%），同时保持了良好的纤维成形性和细胞相容性。PCL/明胶/GO支架不仅支持hESC-RPE细胞表达RPE特异性标志物（MITF、PAX6、CRALBP、ZO-1），还促进了细胞的顶-底极性建立（Na/K-ATPase顶侧极化）和超微结构成熟（顶侧微绒毛、黑色素颗粒、紧密连接）。转录组学分析和功能验证表明，支架上培养的RPE细胞分泌更多营养因子（CNTF、IGF1、VEGFA）并表现出增强的吞噬能力。增强的力学性能使电纺支架无需额外处理即可通过手术递送至兔眼视网膜下腔，30天观察期内未引起视网膜结构破坏或功能异常。该研究将体外RPE功能评估与体内手术操作、结构和功能验证相结合，为下一代视网膜下腔支架的理性设计——整合结构支持、微环境调控和治疗递送——提供了关键步骤。
文献链接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2026.124466
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