28第28章眼科材料科学与组织工程.ppt

眼科学,眼科学,第二十八章眼科材料科学与组织工程,中山大学中山眼科中心葛坚,内容大纲,1.生物医学材料的分类2.生物医学材料在眼科中的应用3.结论,生物医学材料,生物医学材料,是随着医学和材料学的不断发展、进步而逐渐演变出的一系列可用于生物体疾病的诊断、治疗和人体组织、器官的替换、修复、或增进其功能的天然或人造材料。,一、生物医学材料的分类,生物医学材料的分类,（一）生物医学金属材料生物医学金属材料一般是指用作医学用途的金属或合金，其特点有机械强度高，抗疲劳特性强。,（二）生物医学无机非金属材料生物无机材料一般化学性质稳定,具有良好的生物相容性。,（三）生物医学高分子材料生物医学高分子材料包括天然和人工合成两种来源。根据性质主要分为非降解高分子材料和可降解高分子材料两类。,（四）生物医学复合材料生物医学复合材料是采用两种或多种不同材料复合而成，从而在保持各单一材料原有性能的同时还能获得单一材料所不能达到的性能。,（五）生物医学衍生材料生物衍生材料，也叫生物再生材料，是将天然生物组织，经过固定、灭菌和消除抗原性等可维持组织原有结构、形态的轻微处理,以及拆散原有构型、重建新的物理形态的强烈处理等特殊处理所形成的材料。,二、生物医学材料在眼科中的应用,（一）角膜疾病中的应用,1.人工泪液人工泪液通过模仿人体泪液成分，补充眼表水分，滋润和保护眼睛，实现有效缓解和治疗干眼症。,2.角膜接触镜作为接触镜片的材料不仅需要由有良好的生物相容性、良好的光学特性，还需要有足够的湿润性和气体透过性，以维护泪膜和角膜上皮的完整和健康。,3.组织工程角膜理想的组织工程角膜的支架材料应具备以下特点：良好的生物相容性；一定的可塑形性；合适的降解速率。,（二）晶状体疾病中的应用,1.黏弹剂眼前节手术时，黏弹性物质的出现能够发挥填充和保护作用，将眼内组织的损伤减少到最小。,2.人工晶体随着白内障手术的普及，人工晶体在设计材料，植入方法，固定方法，表面处理及屈光学等方面有了长足的发展。,（三）青光眼疾病中的应用,1.青光眼术中植入物眼植入剂为一类将药物以包裹、吸附或掺入的形式加入高分子聚合物中，植入眼部组织使药物从中缓慢释放的给药系统。,2.青光眼术后药物缓释系统理想的抗青光眼术后应用的药物载体，应该具有低毒甚至无毒性、高稳定性，同时还有良好的生物相容性和生物降解性。,PLGA支架（ZhangYulong,BiomedicalEngineering，）,（四）视网膜疾病中的应用,1.人工玻璃体人工玻璃体是用于替换或补充眼球内玻璃体的植入物。,2.组织工程视网膜支架干细胞技术与组织工程技术有机结合，构建新型的靶向干细胞组织工程化视网膜膜片。,（四）视网膜疾病中的应用,干细胞组织工程化视网膜膜片的研究需要解决：（1）种子细胞来源的筛选（2）细胞生长和分化的微环境优选,（3）组织工程材料的改良（4）干细胞源性视网膜神经元与组织工程材料的结合（5）膜片体内移植及功能评估,（1）种子细胞来源的筛选多种干细胞，如诱导多能干细胞（iPS）等（2）细胞生长和分化的微环境优选生物材料搭载干细胞源性视网膜神经细胞、细胞因子或分化调节小分子,（3）组织工程学材料在视网膜再生领域中应用的研究现状（4）组织工程化视网膜膜片体外构建近年，飞秒激光超微细加工技术使精细蚀刻组织工程材料成为可能。,Spirit1040-8-HG飞秒激光器,光滑表面,神经细胞在沟槽中定向生长,飞秒激光蚀刻5m宽沟槽,飞秒激光蚀刻10m宽沟槽,神经细胞轴突在蚀刻沟槽中按一定朝向生长,（5）组织工程化视网膜膜片功能学评估体外功能学评估“全细胞膜片钳技术”(whole-cellpatch),体内移植整合及功能学评估细胞表面标志物表达高分辨OCTmfERG、P-VEP，或训练恒河猴进行视力表检查等,a,猪眼内不同颜色PLGA膜片移植,b,c,A.玻璃体腔；B:PLGA膜片；C.巩膜,d,A.玻璃体腔；B:PLGA膜片；C.巩膜（A.T.Christiansen,etal.TheInfluenceofBrightnessonFunctionalAssessmentbymfERG:AStudyonScaffoldsUsedinRetinalCellTransplantationinPigs.StemCellsInternational.2012:1-7）,MMP2-PLGA-RPC膜片移植入RHO-/-小鼠视网膜下腔，基质金属蛋白酶（MMP2）降解了CD44（蓝）和神经蛋白聚糖（红），促进了PLGA膜片上的RPC整合：（Tucker,B.A.etal.Theuseofprogenitorcell/biodegradableMMP2-PLGApolymerconstructstoenhancecellularintegrationandretinalrepopulation.Biomaterials2010,31:9-19）,AC：PLGA-对照,DF：MMP2PLGA,三、结论,生物医