眼科植入材料的临床应用及生物相容性评价

1、眼科植入材料的临床应用及生物相容性评价中国组织工程研究与临床康复73誊42筋20091015出版JournalofClinicalRehabilitativeTissueEngineeringResearchOctober15,2009Vo1.73No.眼科植入材料的临床应用及生物相容性评价张卫星',李春亮,王方'ClinicalapplicationandbiocompatibilityofophthalmicimplantsZhangWeixing',LiChun.1ian,WangFang'Abstract:AnideaIophthalmicimplant

2、characterizesbystablephysicalandchemicaIpropertiesandexcellentcompatibilitybecomesahottopicintheresearchfieldofophthalmologyThisstudyretrievedarticlesaddressingClinicaIapplicationandhostcompatibilityofartificia¨clinicaIapplication.COllagenhadpoorcompatibilitytochitosan.Additionally.theintegrati

3、onwithhostwasalsopoor.lheotherhand,fibrin,amnion,polyglycoliCacid,andpolylacticCOglycoliCacidwhichwereconsideredasstentfortissuedefectandtissueengineeringhadgreatcompatibility.Moreover,artificialsiliconegellens,artificialpolymethylmethacrylatesufferedfrOmdelayedcalciumdepositionandhadpoorcompatibili

4、tyInfurtherstudiescompatibilitybetweenophthalmicimplantsandhostneedstObeenhancedLinchuangKangfu2009;13(42):83338336【 :/wwwcrter :/enzglckf 】摘要:理想的眼科材料,应具有物理化学性质稳定,生物相容性好等特点.在眼科的生物材料中,目前应用最广的就是人用文献检索的方式,从人工晶体材料和人工角膜材料的临床应用及与宿主间的生物相容性两方面检索了相关国内外文献.分析并总结文献内容,发现眼科植入材料的临床应用十分广泛,人工角膜的生物材料中,胶原和壳聚糖的生物相容性较差,

5、其材料与宿主的整合性差,降解速度与新生组织的生成速率不匹配,材料缺乏表面特异性.而纤维蛋白,羊膜,聚羟基乙酸和聚乳酸聚羟基乙酸可作为组织缺损材料及组织工程的角膜支架材料,生物相容性较好.硅凝胶人工晶体,聚甲基丙烯酸甲酯人工晶状体,记忆人工晶状体材料的生物相容性较好.水凝胶人工晶状体易移位,可发生迟发性钙沉积,生物相容性较差.眼科植入材料与宿主间的生物相容性仍需提高.关键词:人工角膜;人工晶体;眼科;生物相容性张卫星,李春亮,王方眼科植入材料的临床应用及生物相容性评价【J】.中国组织工程研究与临床康复,2009,13(42):83338336.【 :/ :/cnzglck

6、fcom】0引言眼部疾病的治疗及眼睛的保健与美容一直是医学领域的重要组成部分,眼部疾病治疗与保健离不开各种生物医用材料的使用,眼部器质性损伤需要植入人工替代.-kLx-眼球和人工泪管等;帮助严重角膜病患者恢复光明需要植入人工角膜;进行白内障外科治疗需要植入人工晶体;眼部疾病用外科治疗时需要眼科专用的黏结剂,止血剂;眼睛视力的保护和矫正需要角膜接定,生物相容性好,无抗原性,无排斥反应,组织耐受性好,无刺激性,植入眼内无不舒适感,讨各种不同生物材料植入物的生物相容性成为了眼科领域的一个新的课题.|ssN1673-8225CN21.1539,RcoDEN:ZLKHAH1学术背景近年来,人工角膜的研究

7、有了突破性进展.多种高分子聚合材料和生物材料相继应用于人工角膜,特别是有孔材料的应用显着提高了材料不断开发,人工晶状体设计及材料已经经历了无数的改进,各种小切口,超声乳化,折叠人工晶体巩膜移植修补巩膜缺损的实验研究,证明同种异体巩膜能成功地应用于临床,是很好的修复材料.郑一仁以水凝胶为材料,制得水凝胶软性义眼,结果发现1O0例配戴软性义眼的患者感善,故寻找新技术与新方法,不断改良现有的眼科材料,制备新型的功能性眼科材料及提高各种.DepartmentofOphthalmology,FourthHospitalofZhangJiakou,ZhangJiakouProvince,China;Heb

8、eiNorthUniversity,Zhan9jiakou075000HebeiZhangWei?xing.Nude-in-chargeDepartmentofOphthalmology.FourthHospitalofZhangJiakou,Zhangjiakou075000Hebeic1120061023126cornReceived:2009_08_28Accepted:20094:)910'张家口市第四医院眼科,河北省张家口市075000;河北北方学院,河北省张家口市075000张卫星,女,1970年生,河北省张家口市人,汉族,2007年河北北方学院毕业,主管护师,主要从事眼科

9、疾病的治疗及护理方面的工作c1120061023中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:1673-8225(2009)42-0833304收稿日期:200908-28修目日期:20090910(20090828007/WJ?H)8333wc尺职lorg张卫星等8科植入榭科的临索赴龟改生物指容性评价生物材料的生物相容性是当今生物材料研究领域的热点之一.2目的介绍眼科植入材料的临床应用进展,并评价其与宿主间的生物相容性.3资料和方法检索人:第一作者.检索文献时限:197901/200909.检索数据库:Medlinedatabase(1989/20091,网址( :Il ncbi.nlm.ni

10、/pubmed/);中国期刊全index.htm1.检索关键词:"眼科,生物材料",限定语言种类为中文."Ophthalmology,biologicalmaterials",限定语言种类为英文.检索文献类型:l临床研究,基础研究,论着,综述.检索文献量:54篇.纳入标准:具有原创性,论点论据可靠的眼科植入材料的临床应用进展类文章.观点明确,分析全面的眼科植入材料临床研究类文章.排除标准:Meta分析.非眼科植入治疗类文章.重复性研究.3.3文献质量评价共检索54篇相关文献,阅读标题,摘要和部分全文进行初筛,按排除标准排除28篇内容与献,包括眼

11、科植入材料的研究背景类文章5篇【1-5】,人工角膜植入材料的临床应用及生物相容性评价类文章6篇6_1",人工晶体植入材料的临床应用及生物相容性评价类文章15篇【12_剐.4文献证据综合提炼前组织工程角膜的研究已取得了很大的进展,但是由于其强度与韧性不足,有一定的透明度,疗效不及活体角膜.因此,如何解决以上难题,已成为组织工程角膜研究重点6】口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.具有一定的坚韧性和与人体角膜相似的各种物理和化学性能,形成三维立体结构.支架材料的降解速率与植入角膜细胞所形成组织器官的速率相匹配,在支架完成为角膜组织提供模板功能后,可被完全降解吸收

12、或成为与新生组织相互融合的组成部分,可按角膜组织的特点和缺损情况进行塑行,形材料如下:胶原:胶原具有特有网状结构,生物相容性,无抗原性.胶原能与细胞周围基质相互作用,相互协调并成为细胞组织正常生理功能体一部分,并促进不同类型细胞生长,具有可降解性,能被蛋白酶溶解,可促进细胞生长代谢,可与其他材料复合.胶原是一种天然成分,具有特异性分子识别信号,可很好介导种子细胞黏附生长,其降解产物还可作为组织细胞生长的营养成分,胶原凝胶能培养上皮细胞,成纤维细胞和内皮细胞和促进其功能结构的分化成熟.壳聚糖:壳聚糖是一种天然高分子聚合物,带正电荷,有良好的生物相容性,透明性,力学性能郝较好,降解产物对人体无毒,

13、壳聚糖无免疫原性,无致突变性,可自然降解.作为生物活性载体能支持种子细胞,如成生物学反应发现与角膜组织具有良好的生物相容性且柔韧性.壳聚糖的缺陷是材料与宿主的整合性差,降解速度与新生组织的生成速率不匹配,缺乏材料表面特异性.纤维蛋白:角膜上皮细胞与纤维蛋白相容性良好,纤维蛋白为基础的基质支持角膜上皮细胞的生长及分化.纤维蛋白还可用于其他组织器官如皮肤和膀胱,发现皮肤上皮细胞和膀胱上皮细胞能够在纤维蛋白凝胶缩纤维蛋白原溶液和来源于动物的凝血酶溶液相混合有止血,封闭和黏合伤口的特性,已在临床各科治疗中广泛使用J.羊膜:羊膜是半透明组织,具有良好生物相容性,可提供连续基底膜和细胞外基质,可促进上皮分

14、化增强,增强上皮黏连,还有抗炎抗纤维化和抗新生血管作用.去除上皮的羊膜优于角膜基质片和胶原板层,最适于角膜缘干细胞生长.脱细胞后的羊膜,能有效去除组织中的细胞和可溶性成分,保留基质及网状结构,有良好的细胞相容性和组织相容性,可作为组织缺损材料及组织工程的角膜支架材料¨川.聚羟基乙酸和聚乳酸聚羟基乙酸:此材料是一种生物相容性良好的可降解材料,可加工成直径为14nm的纤维,能形成稳定的空间结构性,通过调整相对分子质量大小可控制降解速度,并最终降解为二氧化碳和水,对P0Box1200,Shenyang110004cn.zglckf,com乳酸聚羟基乙酸,用聚乳酸培养兔角膜内皮细胞,形成单层

15、角膜细胞并在细胞间测得紧密连接,实验发现用兔角膜基质细胞扩增培养接种于聚乳酸聚羟基乙酸,形成细胞生物材料复合物种植于对应的兔角膜基质层,结果显示新生组织胶原纤维直径与正常角膜相似【.人工角膜的生物相容性:在人工角膜生物材料中,胶差降解速度与新生组织的生成速率不匹配材料缺乏表面特异性.而纤维蛋白,羊膜,聚羟基乙酸和聚乳酸聚羟基乙酸可作为组织缺损材料及组织工程的角膜支架材料,生物相容性较好.近年来人工角膜中央光学部分的材料有硅胶,聚甲基丙烯酸甲脂,它具有长期的稳定性,坚韧度高,清晰,透明,毒性低等特点,但不支持上皮细胞生长不利于营养物质的扩散,不能降解.水凝胶在水中可膨胀,有弹性,透明,有良好韧性

16、及弹性,允许营养物质通透,处理后可支持上皮细胞生长,人工角膜有良好而稳定光学性能,但其生物相容性不如组织工程角膜,将两者有机结合成的复合材料如胶原与水凝胶有可能成为未来的新型复合生物支架材料.着人工晶状体在植入方法,设计材料,固定方法,表面处理及屈光学等方面的发展和变革,人工晶状体植入已透光率等问题,今后应寻求具有自然视感度的人工晶状体¨,目前生产的软性人工晶状体主要包括以下几种:硅凝胶人工晶体:热稳定性极佳,在220240下数千小时不老化抗老化性极强在120有效使用寿命可达20年以上,在常温下可大大延长,硫化时无副产物具有优良的物理机械性能,反复延伸性,易加工,能高压消毒,耐候性(

17、无双键存在,不易被紫外光和臭氧所分解),绝缘性好,痛透性好,生理惰性,疏水性好,轻便,柔软(不损伤眼内精细组织)低表面张力和低表面能,生物相容性极佳13_.但由于其具有柔软性,抗机械性损伤力弱,易改变形态及脱位;硅凝胶的抗拉力和抗撕力较弱,易漂白.硅凝胶极易产生静电,眼内新陈代谢的排泄物易于黏附在晶状体表面,使其透明度及透光率下降.硅凝胶人工晶状体表面可见大量颗粒,除虹膜睫状体色素颗粒脱落在人工晶状体表面外,还可能与人工晶状体具有一定吸附作用有关,大量色素颗粒被吸附在人工晶状体表面可使其透明性降低和屈光不规则,引起视力下协叭.影响宿主对人工晶状体生物材料反应的特性包括:人工晶状体表面完整性,化

18、学特性,本体机械特性,表|ssN1673-8225CN21.15397RcoDEN:ZLKHAH惰性的.机体对人工晶状体植入有3种反应【21】,分别为:血一房水屏障破坏人工晶状体表面的细胞反应.晶体上皮细胞和异物反应.性的评价要从整体层面来考虑,即材料对机体防御系统的作用以及这种作用对血液材料相互作用的影响,由局部反应引起全身反应这种全身反应又影响到血液材料间的相互作用.聚甲基丙烯酸甲酯人工晶状体:聚甲基丙烯酸甲酯,疏水性人工晶状体,具有良好的惰性,其材料稳定,质轻,透明度好,屈光指数1.49,生物相容性好,不易被机体的生物氧化反应所降解,但其不能耐高温,高压,是目前制造硬质人工晶状体的首选材

19、料.水凝胶人工晶状体:水凝胶为聚甲基丙烯酸羟乙酯,是一种亲水性材料,此物质折光指数与吸水率呈反比,吸水后折光指数下降,吸水率40%时屈光指数为1.43.其热稳定性佳,耐高温,高压灭菌,质软,可折叠,更适合使用YAG激光,其缺点易移位,可发生迟发性钙沉积【.?.记忆人工晶状体材料:记忆材料是由甲基丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸羟乙基酯,甲基丙烯酸羟基苯酚酯与乙二醇料在低于25环境下质硬,将其加温变软后卷曲,冷的人工晶状体通过小切口植入眼内,经体温加热,其将依靠"记忆"缓慢恢复初始形状.人工晶体的生物相容性:硅凝胶人工晶体,聚甲基丙烯酸甲酯人工晶状体和记忆人工晶状体材料的生物相容性较好

20、.水凝胶人工晶状体易移位,可发生迟发性钙沉积,生物相容性较差.与所有植入材料一样,人工晶的特性影响生物反应,人工晶状体表面特性是生物相容性的最重要的因素,因为它直接与眼内组织,蛋白以及炎性递质相互作用.人工晶状体的材料不同,其在硅油黏附,细菌黏附,蛋白吸附等方面的生物学性状会存在差异,而这些形状与人工晶状体植入后的炎性反应,囊的亲疏水性.亲水的人工晶状体对硅油的黏附最少,疏水的硅凝胶对其的黏附最大.水凝胶细菌黏附最少,硅还决定人工晶状体表面不同的蛋白吸附,随之影响晶状体光学部细胞黏附和晶状体上皮细胞移形和增殖的程8335.等眼科植入树料的箍密应用及生物相容性评价有效的设计,这种直角边缘设计使得

21、晶状体与后囊间紧密贴附,达到接触抑制的作用引.总之,影响生物相容性的因素是多种多样的,包括JL_T_晶状体材料,材料表面特性以及设计与形状,另外,还有植入前的高危因素,如青光眼,糖尿病,葡萄膜炎,儿童白内障等.5小结眼科植入材料已经广泛应用于各类眼科疾病的治疗中,用不同的生物材料制成的人工植入体在眼科疾病的治疗中应用越来越广泛,合适的选择生物相容性较好的植入体可以取得较好的临床效果.在不同生物材料制成的人工角膜中,胶原和壳聚糖人工角膜的生物相容性较差.而纤维蛋白,羊膜,生物相容性较好,眼科植入材料与宿主间的生物相容性仍需提高.在不同材料制成的人工晶体中,硅凝胶人工晶体,聚甲基丙烯酸甲酯人工晶状

22、体和记忆人工晶状体材料差.根据不同的病情选择合适的眼科植入材料,避免并发症,提高各材料的生物相容性,是今后眼科疾病治疗中的研究方向.6参考文献【22【3】【4】【5】【6】8336胡惠静,卢婷利,陈涛生物医用眼科材料的研究J.材料导报,2009.23(7):93100.殷晓棠.人工角膜材料的研究进展J.国外医学:眼科学分册,199923(4):217221TehraniM,DickHB,WoltersB,etalMaterialpropertiesofvariousintraocularlensesinanexperimentalstudy,Ophthalmologica2004;218(1)

23、:5763.秦毅.异种巩膜及类似生物材料的研究J.中华眼科杂志,2003,12f21:115117郑一仁水凝胶软性义眼的研制与临床应用【J】铁道医学,2000,28(2):101刘晓霞,陈建苏.组织_程角膜支架材料J】广东医学,2005,26(9)勇,徐锦堂,陈建苏,等壳聚糖植入兔角膜的生物反应J暨南大学,2003,24(4):2529研究fJ】.眼科研究成果,200422(2):117.刘文,吴启崇纤维蛋白胶在眼科的应用fJ.国外医学:眼科学分册,1994.18(6):330334罗静聪,李秀群,杨志明,等脱细胞羊膜的制备及其生物相容性研究【J中国整容和修复杂志,2004,18(2):1D8111,究J中华眼科杂志,2001,37(4):252256张劲松中国实用眼科杂志J人工晶体展望,1995,13(9):525周开遗,王明举.国内外人T晶体的生产现状及发展趋势J.实用眼科杂志,1992,1O(9):514曲超,姚克人工晶状体的生物相容性J.国外医学:眼科学分