(推荐课件)人工晶状体

生物材料 人工晶状体 IOL 1 一 简介 人工晶状体是指人工合成材料制成的一种特殊透镜 它的成分包括硅胶 聚甲醛丙烯酸甲酯 水凝胶等 人工晶状体的形状功能类似人眼的晶状体 具有重量轻 光学性能高 无抗原性 致癌性和能生物降解等特性 在第二次世界大战中 人们观察到某些受伤的飞行员眼中有玻璃弹片 却没有引起明显的 持续的炎症反应 于是想到玻璃或者一些高分子有机材料可以在眼内保持稳定 由此发明了人工晶体 2 二 材料的演变及特性 1 聚甲基丙烯酸酯 PMMA 优点 PMMA材料透光性很好 质轻 不易破碎 性能稳定 耐用 对衰老及环境的变化有较高的抵抗性 还可以抗酸 抗碱 抗有机溶剂等 缺点 由于其硬度高 手术中如果直接接触角膜内皮 会造成角膜内皮细胞的损伤 3 二 材料的演变及特性 2 硅胶为第一代软性人工晶体 它是一种高分子聚合体 主要成分是甲基乙烯硅油 屈光指数为1 41 1 46 比重为1 0 较PMMA轻 优点 稳定性好 抗老化强 具有良好的生物相容性 可高温加热消毒 能折叠以适应小切口人工晶体植入 缺点 硅胶材料容易产生静电 因而使眼内的代谢产物粘附于人工晶体光学部表面 成为钙化斑 硅胶材料更容易引起后发障 4 二 材料的演变及特性 3 水凝胶水凝胶具有网状空间结构 由于羟基而具有吸水性 制成的人工晶体为三片式 优点 具有亲水性 水分子物质可通过 可折叠 耐高温 可高温加热消毒 同时化学稳定性好 韧性好 不易折断缺点 主要为 毒性晶体综合症 由于水凝胶的网状结构 使眼内组织的代谢产物可进入并沉积其中 有些蛋白质还会与水凝胶材料发生紧密结合 而改变了人工晶体的光学特性和生物相容性 使其透明度降低 5 二 材料的演变及特性 4 丙烯酸酯丙烯酸酯为PMMA的衍生物 是苯乙基丙烯酸酯和苯乙基丙烯酸甲酯的聚合物 丙烯酸酯是目前临床最好的可折叠人工晶体材料 丙烯酸酯分亲水性和疏水性两种 6 三 人工晶状体的生物相容性 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 7 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 8 人工晶状体的相容性 葡萄膜相容性是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 9 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 囊膜相容性的机理 10 囊膜相容性的表现 IOL植入囊袋并与残余晶状体上皮细胞 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 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 11 LECs与后囊膜混浊 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 12 前囊膜混浊 晶体前囊膜下和赤道部有一层LECs 前囊膜混浊 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 2003年 Saika对PMMA silicone acrylic和hydrogel等4种IOL作了临床病理学的对比研究 光镜及电镜下可见 囊膜下聚集了纤维母细胞样的LECs和胞外基质 13 囊膜皱缩 囊膜皱缩是环形撕囊后出现的并发症 撕囊口明显的缩小和晶体囊膜赤道直径的缩小 一般认为囊膜皱缩是囊膜纤维化产生的向心力与悬韧带向外牵拉的力量之间的不平衡造成的 它与悬韧带的力量 撕囊口的大小 残留的LECs的量 植入IOL的直径 袢的硬度有关 14 亲水IOL与疏水IOL比较 两类IOL材料诱导LECs的病理变化的规律为 在亲水性IOL表面 增生的LECs能够长期存活 变性 纤维化较轻 而在疏水的IOL表面 增生的LECs会较早地发生较重的变性 纤维化 由于LECs分布的解剖学差异 导致了同一IOL材料诱发的ACO和PCO的不同 15 亲水IOL与疏水IOL比较 疏水的IOL 由于能诱导LECs迅速而明显的变性 LECs在由IOL后表面周边向中心的迁移过程中就会出现变性 纤维化 甚至死亡 从而表现为囊膜周边的混浊程度较重 疏水性材料比亲水性材料引起较轻的PCO 一个可能的原因是亲水性IOL引起晶状体囊袋的收缩力弱导致残留晶状体囊袋的间隙使得LECs得以在后囊与人工晶状体光学部发生黏连之前沿后囊表面迁移 形成PCO 并且亲水性人工晶状体表面容易钙化 16 复合型IOL 一种新型的IOL 锐缘 前表面亲水而后表面疏水 这种IOL具有亲水性不同的两个表面 由IOL囊膜相容性的病理机制可以推测 它可能具有较轻的ACO 囊膜皱缩和PCO 亲水的IOL的前表面还意味着良好的葡萄膜相容性 17 IOL的材料的改性方法 一 化学改性法通过共聚 接枝等方法来改变材料的组成 从而获得具有良好细胞亲和性的表面 二 等离子体法是利用等离子技术 使材料表面引入不同基团 从而使材料具有细胞识别位 三 表面修饰法通过在材料表面固定一些贴壁因子 生长因子而提高材料的生物相容性 四 物理改性法采用粉碎 摩擦等方法 利用机械应力对材料进行表面激活 改变其表面的晶体结构增大等 以对其进行表面改性 18 人工晶体表面的细菌粘附 细菌粘附带入眼内 导致感染性眼内炎的发生 为了预防和减少术后眼内炎的发生 需对不同人工晶体材料表面细菌的粘附特性进行研究 细菌的黏附取决于人工晶体表面的亲水性 亲水性好的人工晶体细菌黏附少 19 四 人工晶状体的发展趋势 1 有晶体眼人工晶状体2 专为小切口白内障手术设计的人工晶状体这种人工晶状体能够最大程度的减少三种像差 球面像差 慧差 视野扭曲 减少眩光 3 光调节人工晶状体其特点是在白内障术后 使用非侵入性光调整人工晶状体度数 该种人工