Adv Sci：南昌大学王小磊/胡笑添发现糖尿病角膜病变一体化治疗新策略：光控WCNx-Rh2体系协同降糖、修复与抗菌
来源：iNature 2026-07-10 15:10
本研究构建一种光控仿生催化体系（WCNx-Rh2），集葡萄糖降解与实时监测、免疫调控型上皮神经再生、抗菌防护多重功能于一体，为糖尿病角膜病变（DK）提供一体化综合干预策略。
糖尿病角膜病变（DK）是糖尿病高发眼表并发症，多数患者直至角膜结构与功能出现严重损伤才察觉病变。长期高糖刺激会诱发角膜上皮-神经-免疫单元炎症，抑制组织修复能力，同时提升眼部感染风险。
2026年7月1日，南昌大学王小磊、胡笑添共同通讯在Advanced Science（IF=14.1）在线发表题为A Plant Photoregulator-Inspired S-Type Heterojunction System for Diabetic Keratopathy via Tri-Modal Light-Driven Immunometabolic Reprogramming, Tissue Repair, and Antibacterial Activity的研究论文。
本研究构建一种光控仿生催化体系（WCNx-Rh2），集葡萄糖降解与实时监测、免疫调控型上皮神经再生、抗菌防护多重功能于一体。该催化体系核心为石墨相氮化碳与氧化钨构筑的S型异质结（WCNx）：可见光（VIS）照射下可降解葡萄糖，避光条件下实现比色检测，近红外光（NIR）激活后发挥光热抗菌效果。
体系负载经系统性筛选得到的人参皂苷Rh2，该活性分子可抑制核苷酸结合寡聚化结构域（NOD）样受体信号通路。WCNx与Rh2协同作用能够减少晚期糖基化终末产物（AGEs）、活性氧（ROS）蓄积，抑制炎症信号传导，重编程树突状细胞功能，重建角膜上皮神经免疫稳态，推动组织修复。
本研究采用两种动物模型验证体系药效：在糖尿病小鼠模型中，可见光照射WCNx-Rh2可加速角膜上皮与神经修复；糖尿病角膜炎模型中，近红外光激活WCNx-Rh2可高效清除角膜致病菌并修复受损组织。
综上，本研究搭建了光驱动代谢调控仿生新范式，为糖尿病角膜病变（DK）提供一体化综合干预策略。
糖尿病角膜病变（DK）是糖尿病一类重要的眼表并发症，临床中DK典型表现为角膜神经密度下降、上皮创面愈合延迟、微生物感染易感性升高、角膜溃疡，重症患者可出现不可逆视力损伤。目前已有多种临床治疗手段，但上述疗法均无法纠正驱动疾病进展的根源性问题——葡萄糖代谢紊乱与免疫持续过度激活。
此外，糖尿病患者角膜敏感度下降，难以察觉症状、延误确诊，大幅缩短有效治疗窗口期，在临床干预前就极易出现严重角膜损伤。现有研究表明，DK发病根源在于角膜上皮-神经-免疫单元稳态失衡。因此一套有效的治疗策略必须同时干预四大相互关联的病理环节：局部葡萄糖降低与实时监测；抑制树突状细胞（DC）免疫过度活化；上皮与神经修复；清除微生物感染。
针对上述治疗难点，理想治疗方案应可实现局部葡萄糖降解与反馈监测、重建免疫稳态、修复上皮神经、控制感染，从根本上恢复糖尿病角膜的结构完整与生理功能。
近年来，基于光响应材料与中药活性单体构建的免疫调节生物材料，在病理微环境调控领域展现出新的应用潜力，为本体系模块化设计提供可行思路：1）可见光（VIS）响应级联催化模块：依托光激活类葡萄糖氧化酶（GOx）、类过氧化物酶（POD）级联反应，实现时空可控的葡萄糖降解与可视化检测；2）中药活性单体模块：结合转录组测序、中药及复方分子数据库开展反向网络药理学筛选，高效获得具备多维度免疫调控能力的活性单体；3）免疫调控再生模块：修复慢性炎症失衡破坏的细胞间通讯，推动组织再生；4）近红外光（NIR）光热抗菌模块：实现高效、精准杀菌，可按需通过光照调控，应对急性感染。
本设计并非简单功能叠加，而是面向临床需求的一体化策略：可无创切换代谢免疫修复、葡萄糖监测预警、光热抗菌防护三种工作模式，适配不同DK患者个体化治疗需求。
基于以上思路，本研究借鉴植物以光作为代谢节律调控中枢的生理机制：可见光/避光交替调控代谢开关，近红外光照提升植株抗微生物能力，以此构建仿生催化平台WCNx-Rh2，具备“可见光调控代谢、避光模式检测传感、近红外光抗菌防护”的节律化功能，纠正DK紊乱微环境。
图形摘要（图源自Advanced Science ）
WCNx-Rh2由石墨相氮化碳（CN）与氧化钨（WOx）复合形成S型异质结WCNx，并搭载经转录组指导反向网络药理学筛选得到的人参皂苷Rh2（Rh2）。
该材料在三种光照条件下可切换不同功能：可见光激活类GOx活性降解葡萄糖；避光下发挥类POD活性，显色识别葡萄糖代谢产生的过氧化氢（H₂O₂）；近红外光响应产生光热实现抗菌。该体系通过四大协同机制干预DK病程：（Ⅰ）时空可控葡萄糖降解与传感检测。（Ⅱ）下调AGEs/ROS/NLRP3通路，逆转树突状细胞异常活化。（Ⅲ）免疫稳态重塑驱动上皮、神经再生。（Ⅳ）光热疗法干预角膜感染。
本光响应一体化平台融合代谢纠正、免疫重编程、感染防控多重功能，模块化灵活可调，为糖尿病角膜病变的综合干预提供全新治疗方案。
参考消息：https://doi.org/10.1002/advs.76349
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