疏水性聚丙烯酸酯人工晶狀體的大氣壓下輝光放電表面改性及其生物相容性研究.pdf

1、本研究分為二部分：
　　 第一部分：大氣壓下輝光放電接枝聚乙二醇修飾疏水性聚丙烯酸酯人工晶狀體及其體外生物相容性的研究
　　 目的：
　　 利用先進(jìn)的大氣壓下輝光發(fā)電(APGD)技術(shù)接枝親水性單體對人工晶狀體(IOL)表面改性，探討能夠提高IOL生物相容性的簡單、經(jīng)濟(jì)、高效的方法，以利于進(jìn)一步的工業(yè)化生產(chǎn)。
　　 方法：
　　 采用APGD表面改性技術(shù)接枝親水性單體聚乙二醇(PEG)修飾疏水性聚丙

2、烯酸酯IOL前表面。應(yīng)用靜態(tài)水接觸角(WCA)、X-射線光電子能譜(XPS)分別分析IOL表面親水性和表面化學(xué)元素組成；場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)和原子力顯微鏡（AFM）觀察表面形貌；以考察改性后IOL表面理化性能的改變；按照醫(yī)療器械相關(guān)質(zhì)量檢測國家標(biāo)準(zhǔn)對IOL進(jìn)行光焦度、像質(zhì)、光譜透過率及動態(tài)疲勞耐久性的測試，以檢測經(jīng)PEG接枝后IOL的光學(xué)和力學(xué)性能。同時通過體外細(xì)胞粘附實驗，包括血小板、巨噬細(xì)胞以及人晶狀體上皮細(xì)胞( LE

3、Cs)，觀察IOL表面所粘附細(xì)胞的數(shù)量、形態(tài)，以初步評價改性后IOL的體外生物相容性。
　　 結(jié)果：
　　 靜態(tài)水接觸檢檢測顯示經(jīng)APGD處理后的IOL前表面親水性明顯增強(qiáng)，又以PEG接枝后IOL為著。通過接枝不同分子量的PEG，篩選出α-PEGMA1，100具有最佳改性效果，能長期保持親水性，并應(yīng)用于后續(xù)研究。XPS分析進(jìn)一步證實了經(jīng)APGD處理后IOL表面的極性基團(tuán)的引入以及PEG的成功接枝。FESEM觀察改性后IO

4、L表面未見任何損傷；AFM顯示APGD單純處理導(dǎo)致表面粗糙度(RMS)增加，而在接枝PEG后得到改善。光學(xué)、力學(xué)相關(guān)檢測證實IOL光焦度、像質(zhì)、光譜透過率及動態(tài)抗疲勞強(qiáng)度均符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。體外血小板粘附實驗顯示APGD處理后的IOL可減少血小板粘附（p<0.05），接枝PEG后的IOL則該抑制效果更加明顯（p<0.01），且粘附的血小板均處于球形的未被激活狀態(tài)；局噬細(xì)胞和LECs粘附結(jié)果也顯示出類似的表現(xiàn)，APGD處理及PEG表面接枝

5、均可抑制上述兩類細(xì)胞的粘附，其中PEG接枝組還表現(xiàn)出明顯的抑制LECs增殖的作用(p<0.Ol)。
　　 結(jié)論：
　　 APGD技術(shù)能夠成功在疏水性聚丙烯酸酯IOL前表面接枝親水性單體PEG，能夠大大增強(qiáng)IOL的表面親水性，減少表面細(xì)胞粘附，增加IOL前表面生物相容性。APGD表面改性技術(shù)操作流程簡單、經(jīng)濟(jì)環(huán)保，可連續(xù)性作業(yè)，為實現(xiàn)進(jìn)一步的工業(yè)化生產(chǎn)推廣奠定基礎(chǔ)。
　　 第二部分：疏水性聚丙烯酸酯人工晶狀體經(jīng)大氣

6、壓下輝光放電接枝聚乙二醇修飾后的體內(nèi)生物相容性研究
　　 目的：
　　 檢測APGD前表面接枝PEG的疏水性聚丙烯酸酯IOL在動物眼內(nèi)的生物相容性，即既能夠改善與前表面相關(guān)的葡萄膜生物相容性，又能夠保持疏水性聚丙烯酸酯IOL原有的良好囊膜相容性。
　　 方法：
　　 采用APGD表面改性方法在聚丙烯酸酯IOL前表面接枝PEG單體。靜態(tài)接觸角分析接枝后的IOL親水性的穩(wěn)定性。將36只比利時色素兔(36眼）分

7、為三組，行標(biāo)準(zhǔn)超聲乳化術(shù)后隨機(jī)植入疏水性丙烯酸酯(Acrylic) IOL、PEG前表面接枝的IOL以及親水性聚丙烯酸酯（Akreos）IOL，每一IOL組12只兔（12眼，右眼），術(shù)后常規(guī)用藥。術(shù)后第1、3、7、14、30、60、90天，應(yīng)用裂隙燈顯微鏡觀察前房炎癥反應(yīng)、虹膜、瞳孔、IOL位置和囊膜等眼前節(jié)情況并按照相應(yīng)評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分，同時用后照法拍攝后囊膜照片經(jīng)EPCO軟件分析后囊膜混濁(PCO)情況。術(shù)后三月取材，Miyake-

8、Apple后照法拍照進(jìn)行PCO評分；取出IOL，行表面細(xì)胞Hematoxylin&Eosin staining（HE）染色細(xì)胞計數(shù)和掃描電子顯微鏡觀察；眼球行石蠟包埋切片，HE染色、高碘酸-schiff(PAS)染色和三色法(Masson)染色后觀察、晶狀體囊膜、LECs細(xì)胞增殖情況及其與周圍組織關(guān)系；免疫組織化學(xué)法觀察collagen I、collagenⅢ和α-SMA在囊膜及其周圍的表達(dá)情況；透射電子顯微鏡超微結(jié)構(gòu)分析晶狀體囊膜中細(xì)

9、胞與胞外基質(zhì)的增殖狀況。
　　 結(jié)果：
　　 接觸角檢測顯示PEG接枝的IOL前表面為穩(wěn)定的高度親水性，而后表面保持疏水性不變。術(shù)后三個月觀察期內(nèi)，Acrylic IOL組的前房炎癥反應(yīng)較其他兩組嚴(yán)重，有2眼發(fā)生虹膜后粘連和瞳孔夾持；Akreos IOL組有1眼發(fā)生瞳孔夾持、瞳孔變形；新型PEG接枝IOL組前房反應(yīng)輕微。EPCO軟件評分及Miyake-Apple后照法評價均顯示Akreos IOL組的PCO評分顯著高于P

10、EG接枝IOL組和AcrylicIOL組，而后兩者的PCO評分在統(tǒng)計學(xué)上無顯著性差異。IOL表面細(xì)胞HE染色計數(shù)顯示Acrylic IOL表面平均細(xì)胞級顯著高于PEG修飾IOL和Akreos IOL。
　　 組織病理、免疫組織化學(xué)以及透射電子顯微鏡結(jié)果均顯示Acrylic IOL及PEG接枝IOL的后囊膜細(xì)胞纖維化趨勢明顯，與IOL貼附緊密，抑制了LECs向IOL光學(xué)區(qū)中央部的增殖移行，而Akreos IOL支持LECs及胞外基