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角膜修复材料的制备及生物相容性研究

龙玉宇  
【摘要】:角膜病已经成为全球第二大致盲眼病,目前角膜移植是角膜盲患者重见光明的唯一有效手段。然而角膜移植存在供体来源匮乏的问题。为解决这一问题,需要寻找可靠的供体来源,角膜修复材料成为研究的热点。角膜修复与重建为角膜盲患者重见光明提供了新的途径,这一领域的一个重要方面就是角膜修复材料的制备。角膜修复材料要求具有优异的眼组织相容性、可控降解性,良好的光学性能,适宜的力学强度与良好的营养物质透过性,以保证能与眼组织相容,并促进角膜组织的再生与修复。本研究以胶原、明胶为基体,通过与改性壳聚糖、生物表面活性剂A15等交联复合的方法制备出光学性能良好、眼组织相容性优异,具有良好营养物质透过性和适宜力学强度的角膜修复材料,并对其眼组织相容性和促进组织再生性能进行初步探讨。 采用碳二亚胺交联法制备了胶原交联膜和不同A15含量的A15-胶原复合膜,考察A15组分的比例对复合膜性能的影响。结果表明,随着A15含量增加,复合膜的透光率逐渐升高,最大值达90%;折光率随着A15含量的增加而减小,与透光率变化趋势相反;随着A15含量增加,复合膜含水量增加,湿态拉伸强度下降,当A15含量大于10%时,复合膜含水量达到98%以上;各复合膜对葡萄糖、色氨酸和氯化钠均具有良好的渗透性,其中A15含量为2%的复合膜对三种物质的渗透性能最优。人角膜上皮细胞(HCEC)在A15-胶原复合膜上的黏附、生长与增殖优于胶原交联膜,且后期的细胞增殖优势较明显。A15-胶原复合膜植入兔眼角膜后在眼内维持透明,无明显炎性与排斥反应,术后5个月可观察到少量基质细胞长入植片表面,显示出良好的眼组织相容性。 为提高胶原膜的眼组织相容性,本研究将具有良好抗菌抗炎性的改性壳聚糖与胶原复合,采用碳二亚胺交联法制备了改性壳聚糖-胶原交联膜,并与胶原交联膜的理化性能和生物相容性进行比较。结果表明,改性壳聚糖的加入改善了胶原膜的透光率,折光率则略低于胶原交联膜;改性膜的含水量为72.9%,低于胶原膜的含水量,与人角膜接近;改性壳聚糖的加入显著提高了复合膜的拉伸强度,达到2MPa以上;胶原膜和改性膜对葡萄糖、色氨酸和氯化钠的渗透率均接近或优于人角膜。HCEC在改性膜上的黏附、生长良好,改性壳聚糖的加入有利于细胞增殖。改性膜植入兔眼角膜后无明显炎性和排斥反应,术后7个月植片表面可观察到少量基质细胞长入,显示出良好的眼组织相容性。但改性膜植入后发白,眼内透明性较低。 为改善壳聚糖复合膜的眼组织相容性,本研究采用碳二亚胺交联法,将改性壳聚糖与明胶复合制备改性壳聚糖-明胶交联膜,并与壳聚糖-明胶交联膜的理化性能和生物相容性进行比较。结果表明,改性壳聚糖复合膜较壳聚糖复合膜具有更高的含水量,达73.47%,湿态拉伸强度则低于壳聚糖复合膜,为0.94MPa;两复合膜均具有较高的透光率,最大值达95%;改性壳聚糖复合膜的折光率略高于壳聚糖复合膜,对葡萄糖、色氨酸和氯化钠的渗透性能亦优于壳聚糖复合膜。HCEC在两种膜上生长、增殖良好;改性壳聚糖复合膜植入兔眼角膜后,无明显炎性反应,角膜与植片维持透明;术后16周植片完全降解,降解产物对眼组织无毒、无刺激,表现出良好的眼组织相容性。壳聚糖复合膜在兔角膜内则引起较严重的炎性反应,角膜化脓、水肿,眼组织相容性较差。


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