光合作用滴眼液利用阳光舒缓干眼症

这瓶看似普通的眼药水，放在药店货架上毫不起眼。然而，瓶中却蕴藏着源自植物的微小光合作用装置。给小鼠滴入眼药水后，短短几分钟内，它们的眼睛就获得了超越任何哺乳动物的非凡能力。如同树叶一般，它们的眼睛也能利用阳光的能量。

光合作用眼听起来像是科幻小说里的东西，但研究人员正在探索它的实际应用。光合作用过程中的化学反应会产生强效抗氧化剂，这些抗氧化剂可以抵御炎症，并有可能治疗多种健康问题。

这项名为LEAF的技术创新、高效且简便。它的主要成分就存在于超市常见的菠菜中。新加坡国立大学的研究人员及其合作者在一篇详细介绍这项研究的论文中表示，他们开发了一种温和的化学混合物，用于提取光合作用中的一些核心机制。

这些漂浮的光合颗粒被引入哺乳动物细胞（包括构成角膜的细胞和免疫细胞）后，便能适应环境，并在光照下恢复正常功能。在患有干眼症的小鼠中，LEAF 持续释放保护性抗氧化剂，修复角膜瘢痕，并使眼睛保持湿润数日。

动物们像往常一样四处奔跑，丝毫没有意识到它们的眼睛现在已经变成了植物的一部分。

“这是一项令人振奋的发现，因为我们首次证明，植物的光合作用机制可以移植到哺乳动物组织中，产生具有生物学意义的分子，而这一切完全是由我们视觉所需的光驱动的，”该研究的作者、新加坡国立大学的邢国然在新闻稿中表示。“我们人类也可能拥有有限的光合作用能力。”

播下种子

干眼症是最常见的眼部疾病之一，全球约有15亿人受其影响。其症状绝非小事。眼部刺激和慢性疼痛会严重影响日常生活。随着时间的推移，该疾病会导致角膜瘢痕形成、视力模糊和畏光。此外，干眼症还与抑郁症、焦虑症和其他健康问题有关。

目前的治疗方法针对的是潜在的炎症，但价格昂贵，供应有限，而且长期使用可能会在全身引起不适的副作用。

这种疾病的核心在于细胞功能紊乱的恶性循环。当细胞产生能量时，也会产生一种叫做活性氧的副产物。这些活性氧就像微小的子弹，如果不加以控制，就会造成严重破坏。有些活性氧会穿透脆弱的保护膜，破坏蛋白质功能；有些则会损伤DNA，严重时甚至会导致细胞死亡。

我们的身体会不断利用一种叫做 NADPH 的分子来清除这些活性氧。但在炎症期间，这种防御机制会被打破。活性氧会破坏细胞产生 NADPH 的能力。如果不加以控制，细胞就会陷入恶性循环：它试图维持能量供应，但讽刺的是，这反而会产生更多活性氧，从而激活免疫细胞。在这种情况下，试图提高 NADPH 水平注定是徒劳的。

这就是菠菜引起研究团队注意的原因。植物在光合作用过程中会产生 NADPH。它们利用阳光的能量，以与我们细胞截然不同的方式产生能量和抗氧化剂。理论上，将植物的这种机制引入我们的细胞，可以绕过现有的细胞紊乱，并提供新的 NADPH 来源。

植物和动物的交叉融合听起来匪夷所思，但这种现象在自然界中早已存在。囊舌类海蛞蝓以富含叶绿体（植物细胞中的光合作用细胞器）的微藻为食，并将叶绿体完整地储存在肠道中。当找不到食物时，海蛞蝓就能依靠光合作用生存。

受蛞蝓启发，科学家们此前曾尝试将光合作用核心结构——类囊体——移植到动物细胞中。类囊体看起来像一叠叠的硬币，但其内部结构远比硬币复杂得多——任何错位都会导致灾难性的失败。

研究人员此前曾尝试将这种机制的部分元件移植到小鼠膝关节细胞中，但发现需要高浓度的额外化学物质才能维持其正常运作。在另一项研究中，一个团队将目标锁定在类风湿性关节炎（一种关节炎症性疾病）上。然而，将光线导入组织却十分困难，而且该系统需要长时间的照射。

然而，眼睛是接收可见光的天然窗口。

目光聚焦奖品

在这项新研究中，该团队的主要发明是找到了在去除破坏 NADPH 的叶绿体其他部分的同时保持类囊体完整的方法。

他们最终学会了如何从菠菜中提取类囊体颗粒，从而最大限度地提高 NADPH 的产量。这些颗粒直径约为 400 纳米——相当于一个非常小的细菌的大小——在环境光照射下会产生 NADPH。

研究团队在两种与干眼症相关的细胞类型上进行了测试：一种是被称为巨噬细胞的大型免疫细胞，另一种是角膜细胞。在培养皿中，这两种细胞都能迅速吸收LEAF。LEAF释放到细胞内后，植物类囊体便会持续释放NADPH。

光照后30分钟内，活性氧含量骤降。处于激活状态的巨噬细胞放松下来，进入抗炎状态。在干眼症患者的泪液样本中，LEAF使NADPH水平提高了约20倍，并将一种有害的氧化化学物质减少了95%以上。对更广泛代谢环境的检测表明，经LEAF处理后，细胞恢复到更健康的状态。

研究团队写道，这种光合作用产生的 NADPH 供应可以“为抗氧化代谢提供动力”，促进细胞修复，恢复平衡，打破恶性循环。

在最后的测试中，他们用这种滴眼液每天两次，连续五天治疗患有干眼症的小鼠模型，并将其与一种已获批准的化学疗法进行比较。LEAF 滴眼液在 30 分钟内即可轻松进入小鼠眼中。在自然光照下，该系统使 NADPH 含量增加了一倍，并逆转了角膜损伤，其疗效优于治疗药物。

令人惊讶的是，尽管这种疗法是由植物材料制成的，但它并没有引发眼睛或其他身体部位（例如肝脏或心脏）的免疫攻击。不过，研究团队并没有专门测试这种滴眼液是否能改善动物的视力，或者添加光合作用装置是否改变了它们的感知能力。

尽管如此，LEAF 尤其适合临床应用。它易于生产和储存，并且在新加坡和中国生产的四个独立批次中均表现出一致的有效性，每个批次均采用当地菠菜为原料。这种纳米颗粒在室温下可稳定保存两周，在零下 80 摄氏度下可保存长达一年。

该研究的作者 David Tai Leong表示： “由于 LEAF 源自菠菜，以简单的滴眼液形式给药，无需外部设备或电源……我们相信它具有很强的临床转化潜力。”

除了治疗干眼症，LEAF 还可能被制成一种利用阳光照射治疗皮肤炎症的乳霜。该团队还在研究如何在更深层的器官中生成光合作用分子，并改善细胞能量工厂——线粒体的健康。

梁说：“想到未来人类细胞不仅在眼睛里，而且在其他部位也能拥有有限但有益的光合作用能力，这几乎是超现实的。”

这篇题为“光合作用滴眼液利用阳光舒缓干眼症”的文章最初发表于SingularityHub 。

原文： https://singularityhub.com/2026/05/26/photosynthetic-drops-soothe-dry-eyes-with-sunlight/