人工晶状体材料和设计的生物适应性课件

人工晶状体的生物相容性Biocompatibilityofintraocularlenses 天津市眼科医院天津医科大学眼科临床学院马忠旭 Biocompatibility thecapabilityofaprosthesisimplantedinthebodytoexistinharmonywithtissuewithoutcausingdeleteriouschanges InternationalDictionaryofMedicineandBiology Vol1 NewYork NY ChurchillLivingstone 1986 生物相容性 生物相容性 植入生物体内的材料理化性质稳定 能够与机体组织和谐共处 对机体无毒副作用 无刺激性 不引起机体的免疫反应 人工晶状体作为医用生物材料 植入眼内后直接与眼内组织 蛋白以及炎性介质相互作用 引起一系列生物相容性问题 生物相容性的影响因素 生物相容性包括了材料的许多特性 细胞毒性 组织相容性 血液相容性 生物材料的表面设计影响着生物体与移植材料的界面 生物材料的化学结构和表面特性影响着材料的生物相容性 包括界面自由能 表面亲疏水的平衡 表面电荷 化学结构和功能基团 分子量 多聚物的可伸缩性 表面形态结构和粗糙度等 生物材料的一般性能要求 生物相容性包括血液相容性 组织相容性 材料在人体内要求无不良反应 活体组织不发生炎症 排拒 致癌等 力学性能材料要有合适的强度 硬度 韧性 塑性等力学性能以满足耐磨 耐压 抗冲击 抗疲劳 弯曲等医用要求 耐生物老化性能材料在活体内要有较好的化学稳定性 能长期使用 在发挥其医疗功能的同时还要耐生物腐蚀 耐生物老化 成型加工性能容易成型和加工 价格适中 血管支架的生物相容性 性能良好的支架应在置入后 必须保证能让细胞很好的贴附生长 具有良好的细胞亲和性 提高支架置入后的生物相容性主要从两方面入手 即提高支架置入后的血液相容性和组织相容性 良好的生物相容性 其本身或降解产物无毒性 不会引起炎症和免疫排斥反应 良好的结构相容性 适当的强度和可塑性 能保持稳定的立体结构 置入后可以代替血管的结构和功能 良好的表面相容性和一定的生物活性 材料表面有利于种子细胞的黏附和生长 人工晶状体的相容性 葡萄膜相容性 uvealbiocompatibility 是IOL与虹膜 睫状体和前部脉络膜的反应所引发的早期和迟发的异物反应的强弱 即巨噬细胞等炎性细胞在IOL前表面的粘附程度 囊膜相容性 capsularbiocompatibility 是IOL引发的晶状体上皮细胞增生反应的强弱 包括IOL前表面的LECs增生膜 前囊膜混浊 ACO 后囊膜混浊 PCO 和囊膜皱缩的程度 AmonM Biocompatibilityofintraocularlenses letter JCataractRefractSurg2001 27 178 179 葡萄膜相容性 术后早期的炎症反应 主要源于手术对前葡萄膜的激惹 引起血 房水屏障的改变 术后晚期的炎症反应 源自免疫反应的结果 影响因素 手术操作技术 手术前后的治疗手段 IOL的材料和设计 宿主对IOL的反应 IOL诱导的炎性细胞反应 主要由巨噬细胞造成 也包括小圆细胞 巨细胞的反应 可以认为它是异物巨细胞对IOL的反应 同时也可以作为IOL生物相容性的重要指针 单核细胞和巨噬细胞从葡萄膜血管移行到前房 沉着在IOL表面 单核细胞转变为小圆细胞 巨噬细胞转变成上皮细胞和吞噬碎屑 细菌的异物巨细胞 这些细胞反应说明了异物反应的免疫过程 IOL诱导的炎性细胞反应 异物巨细胞 血 房水屏障 血 房水屏障受到IOL本身及其它因素的影响 如眼部存在的病变 眼手术创伤和手术前是否治疗 实验证实 小圆细胞在术后1周达高峰 3 6个月后逐渐降低 这与血 房水屏障的破坏与修复的过程一致 血 房水屏障破坏 引起蛋白渗漏并吸附在IOL表面 这层蛋白膜由多种蛋白组成 它的组成又受到IOL材料的影响 而这层膜又影响IOL表面细胞的黏附与移行 IOL材料与异物反应 亲水性IOL比疏水性IOL有较少的细胞黏附 也说明细胞黏附与IOL的表面特性有关 人工晶状体表面的异物反应可作为其生物相容性的指标 也是评价葡萄膜生物相容性的最重要的因素 巨噬细胞沉积的数量 囊膜相容性的机理 晶状体上皮细胞和晶状体囊对IOL材料及结构的反应 机理 白内障手术破坏了LECs及囊膜的完整性 诱发了晶状体自身的创伤愈合反应 产生上皮细胞增生和细胞外基质的重新构建 术后囊膜混浊的本质 是组织修复和晶体上皮细胞再生的过程 囊膜相容性的表现 IOL植入囊袋并与残余LECs接触 LECs增殖延伸于后囊 前囊和IOL表面形成ACO PCO和囊的收缩 人工晶状体与晶状体囊和上皮细胞的直接接触会引起许多介质参与的前后囊的混浊 晶状体上皮细胞 LECs有两种形状 一种是前部的立方形上皮细胞 另一种是赤道部弓形细胞 LECs与生物材料的接触后可产生细胞外基质蛋白 细胞外基质蛋白在晶状体囊与LECs之间以及LECs与IOL之间作为一种黏和剂 阻止LECs的增生 LECs LECs与PCO IOL植入囊袋后 LECs从前囊边缘向IOL的光学部蔓延 是囊混浊重要的致病因素 LECs表达的细胞因子可引起LECs在囊与IOL表面的增生与化生 形成前囊纤维化的前囊混浊 从撕囊边缘向人工晶状体表面的增殖膜 晶状体纤维变性形成的Sommerring环和珍珠小体 LECs与PCO TGF 与组织纤维化 前囊膜混浊 晶体前囊膜下和赤道部有一层LECs ACO出现在前囊膜和IOL光学部接触的部位 呈环形围绕撕囊口 Werner指出 sili