人工晶状体材料和设计的生物适应性

1、.人工晶状体的生物相容性生物相容性，天津眼科医院天津医科大学眼科大学马忠旭。bio compatibility？， the capability of a prosthesis implanted in the body to exist in harmony with tissue without causing deleterios changes .“international dictionary Of medicine and biology，vol1.new York，ny，Churchill living stone，1986。生物相容性，生物相容性：体内移植材料的物理、化学性质

2、稳定，与身体组织协调，对身体没有毒性和副作用，没有刺激性，不会引起身体的免疫反应。医用生物材料人工晶状体与眼内组织、蛋白质及炎症介质直接相互作用，引起一系列生物相容性问题。生物相容性的影响因素，生物相容性包括物质的多种特性：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生物体和移植材料的界面。生物材料的化学结构和表面特性会影响材料的生物相容性，包括界面自由能、表面亲水水的平衡、表面电荷、化学结构和功能组、分子量、聚合物的可扩展性、表面形态结构和粗糙度。生物材料的一般特性要求，包括血液相容性、组织相容性。物质在人体内不能有副作用，活组织不会发生炎症或排斥感，致癌等。机械性能材料必须具有

3、适合于满足耐磨性、耐压、冲击、抗疲劳、抗弯曲等医疗要求的强度、硬度、韧性、塑料等机械特性。体内抗衰老物质必须具有化学稳定性和长期使用能力，发挥医学功能，具有生物腐蚀和生物老化的耐受性。成型加工性能容易成型加工，价格合理。血管支架的生物相容性，性能好的支架，一旦放置后，要保证细胞附着良好，细胞亲和力优秀。支架置入后提高生物相容性主要包括支架置入后血液相容性和组织相容性两个方面。良好的生物相容性，其本身或降解物没有毒性，不会引起炎症或免疫排斥反应。良好的结构相容性，适当的强度和可塑性，保持稳定的立体结构，放置后可以替代血管的结构和功能。良好的表面相容性和特定的生物活性，材料表面有利于种子细胞的附着

4、和生长。人工晶状体的相容性，葡萄膜相容性是由IOL和虹膜、纤毛、前脉络膜之间的反应引起的早期和延迟异物反应的强度，即巨噬细胞等炎性细胞在IOL前表面附着了多少，胶囊相容性amon m . bio compatibility of introcular lenses(letter)。j cataract refract surg 20012733690178-179，葡萄膜相容性，早期手术后炎症反应：主要是对术前葡萄膜的刺激，引起血-水屏障的变化；术后炎症反应：从免疫反应的结果。影响因素：手术技术；手术前后的治疗；IOL材料和设计；宿主对IOL的反应。IOL诱导的炎症细胞反应，主要是巨噬细胞，小

5、圆细胞，巨细胞反应。可以认为是异物巨细胞对IOL的反应，也是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向前方移动，在IOL表面保持镇静。单核细胞变成小原细胞，巨噬细胞变成吞噬上皮细胞和碎片的细菌的异物巨细胞。这种细胞反应显示异物反应的免疫过程。IOL诱导的炎症细胞反应，异物巨细胞，血-防水屏障、血-防水屏障受IOL本身和其他因素的影响，包括眼部存在病变、眼部手术创伤和术前治疗与否。实验确认，小原细胞在术后1周达到最高点，3-6个月后逐渐减少，与血液-防水屏障的破坏和修复过程一致。血-防水屏障被破坏，蛋白质泄漏，吸附在IOL表面。这种蛋白质膜由多种蛋白质组成，其成分受IOL物质的

6、影响，影响IOL表面细胞的附着和迁移。说明IOL材料与异物反应，亲水IOL与疏水IOL相比细胞黏附较少，细胞粘附与IOL的表面特性有关。人工晶状体表面异物反应是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因素。巨噬细胞沉积数，胶囊相容性机制，晶状体上皮细胞和晶状体囊对IOL材料和结构的反应。机制：白内障手术破坏了LECs和囊膜的完整性，导致晶状体自身的伤口愈合反应，引起上皮细胞增殖和细胞外基质的重建。术后囊膜混浊的本质是组织修复及晶状体上皮细胞再生过程。囊膜相容性的表达，IOL移植到囊胞，与残余lers接触，LECs增殖延伸到后囊、前囊和IOL表面，形成ACO、PCO和囊的收缩。人工晶

7、状体和晶状体囊及上皮细胞的直接接触，导致许多媒体参与的前后囊的混浊。晶状体上皮细胞，LECs有两种形态，一种是前面的立方体上皮细胞，另一种是赤道上的拱形细胞。LECs与生物材料的接触能产生细胞外基质蛋白。细胞外基质蛋白用作晶状体囊和LECs和IOL之间阻止LECs增殖的粘合剂。LECs、LECs和PCO、IOL移植到口袋内后，LECs从前口袋边缘扩散到IOL的光学部分，是口袋混浊的重要原因。LECs表达细胞因子可以在LECs囊和IOL表面发生增殖和化生，形成前囊纤维症的前囊混浊，从撕裂囊边缘到人工晶状体表面的增殖膜，晶状体纤维变性形成的索姆环和珍珠素。LECs和pco，TGF 和组织纤维化。前

8、囊膜浑浊，晶体前囊膜下和赤道上有LECs层。ACO出现在前囊膜和IOL光学学部接触的部位，以环状包围囊。Werner指出，silicone IOL的ACO比PMMA和acrylic IOL大。2003年，Saika对4种IOL(PMMA、silicone、acrylic、hydra等)进行了临床病理学比较研究。可以从镜子和电子显微镜下看到：成纤维细胞等LECs和细胞外基质聚集在胶囊下。胶囊收缩收缩收缩capsule contraction or shrinkage是环撕裂后发生的并发症。撕囊明显减少，晶体囊赤道直径减少。囊膜皱纹被认为是由囊膜纤维化引起的向心力和悬浮韧带向外拉力之间的不平衡引起

9、的。它与悬挂韧带的力量、撕裂胶囊的大小、残留的LECs量、移植IOL的直径和硬度有关。IOL偏心偏移，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚甲基丙烯酸甲酯，其材料稳定、轻便、透明、折射指数1。49、疏水物质；抗衰老和环境变化特性、抗酸、碱和有机溶剂特性、生物相容性强，不能被生物氧化反应分解。缺点：高温、高压、多用途环氧己烷气体消毒；弹性有限，不能制造折叠人工晶状体。对YAG激光的耐受性有限，激光治疗后释放的单体具有生物毒性。是制造硬质人工晶状体的理想材料。水凝胶(PHEMA)，聚羟乙基甲基丙烯酸酯(PHEMA)，脱水时坚硬、半透明的亲水材料；可抛光处理；该物质折射指数与吸收率成反比，吸收后折射指数下

10、降，吸收率为40%时，折射指数为1。是43。完全复水后又硬又透明。优点：热稳定性、高温、高压杀菌；质量柔软，韧性好，不易断裂，可折叠；更适合使用YAG激光。化学稳定性好，移植后炎症及渗出反应轻。缺点：PHEMA由于网状结构，水分子、离子和小分子物质可以自由通过，保留排泄和污染物，发生延迟钙沉积，透明度降低。此外，还有羟基磷灰石引起混浊，导致视力下降的现象，这可能是由于眼部代谢产物钙，磷沉积引起的。硅胶，硅胶是聚甲基硅氧烷的一种，是疏水物质。优点：热稳定性、高温、高压、高压沸腾消毒；抗衰老好；可折叠；比重为1.04，是我国首次生产的柔软人工晶体材料。缺点：韧性差异、拉伸和撕裂阻力差异；折射率小于

11、PMMA，折射率大于PMMA IOL。生物相容性比较差，容易产生静电效果，因此空气中的颗粒和眼球内的代谢产物容易附着在镜片表面，容易附着在硅油上。可能影响术后人工晶状体的透明度和透射率。表面容易附着疏水、炎症细胞、细菌等；硅胶遇水后表面更滑，给移植带来困难。聚丙烯酸酯、甲基丙烯酸的长链脂质聚合物及其及丙烯酸的共聚物统称为聚丙烯酸酯聚合物。具有稳定的惰性、光学透明性，弹性小，从折叠状态到完全展开需要大约3 5秒，因此手术中的操作比较安全。亲水性和疏水性两种。具有折射指数高、激光损伤阈值高、复位慢、操作容易的优点的疏水丙烯酸酯人工晶体。亲水性丙烯酸酯材料，折射指数为1。47、激光损伤阈值类似于疏水

12、丙烯酸酯，缓慢拉伸等操作容易。亲水性丙烯酸酯，亲水性丙烯酸酯通过化学交联HEMA和甲基丙烯酸甲酯MMA的共聚；优点：良好的机械性能和光学特性，高温、IOL脱水和良好的弹性和亲水性，折叠时产生划痕，减少异物反应；缺点：有报告说，丰富的水泄漏，眼代谢产物进入内部，影响粘合污染，影响其透明度，IOL内部有钙等物质浑浊。亲水表面提供适合细胞增殖和迁移的基质，LECs在此表面增殖的发生率高，但宿主抗同种细胞反应轻，发生巨细胞和上皮细胞等细胞沉积较少。疏水丙烯酸酯，疏水Acrylic是一种由苯乙烯基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙基丙烯酸酯(HEMA)和其他交联聚合的聚合物。优点：高度精炼，性质稳定，透明度优秀

13、。折射指数为1。544，比PMMA更高、更薄的IOL可以做成。表面粘性强，更容易粘在包内，使后囊与视觉区域紧密，防止晶状体上皮细胞的移动，后足屏障发生率也降低。丙烯酸酯对硅油的附着力比硅胶IOL小得多。缺点：容易被镊子损坏划伤。高折射率会增加术后眩光等副作用。亲水vs疏水，两种类型的IOL物质诱导LECs病理变化的规律是，亲水IOL表面增殖的LECs长期存活，退行性，纤维化较轻；在疏水IOL表面，增殖的LECs会较早发生退行性变，纤维化。LECs分布的解剖差异导致由相同IOL材质引起的ACO和PCO差异。疏水IOL和PCO，疏水IOL的PCO更轻，视觉效果更好。由于LECs能够诱导快速而明显的

14、退行性变，因此LECs在IOL后围绕表面周围移动的过程中出现变性、纤维化甚至死亡，从而导致囊膜周围的混浊更严重，但大部分lers无法到达IOL中心并死亡，因此IOL光学中心可以保持良好的通透性。因此，疏水IOL的PCO形成表现为心灵的形成过程。亲水性IOL与PCO、亲水性IOL发生PCO的病理过程完全不同。亲水性IOL对LECs的刺激小，LEC s变性轻，因此LECs可以填充整个后囊膜，PCO的范围大，重量轻。轻但IOL的后表面光学中心是眼睛的光学节点，因此可能会影响视觉质量。亲水IOL和PCO，Hollick发现：亲水IOL的PCO有发展趋势。IOL移植后，很快在IOL和后囊之间出现了LEC

15、s层，开始了非常薄、不规则的形状，随着时间的推移，逐渐变厚、变密，观察Elschnig pearls等形成对视力的影响。比较敏感度研究：术后2年，hydrogel矫正视力的差异不大，但与silicone和PMMA相比，对比敏感度较低。Elschnigs pearls扫描电镜。IOL材料与PCO、细胞外基质蛋白的粘度和作用与IOL的表面特性密切相关。疏水物质产生了比亲水物质轻的PCO，一个可能的原因是亲水性IOL导致晶状体囊收缩力弱，残留晶状体囊的间隙，LECs从后囊及人工晶状体光学和粘连的前线后囊表面移动，形成PCO，并容易使亲水性人工晶状体表面钙化。IOL材料和TGF，PCO的病理。PCO、

16、在亲水性和疏水性不同的亲水性IOL表面，增殖的LECs长期存活，退行性，纤维化较轻；在疏水IOL表面，增殖的LECs会较早发生退行性变，纤维化。由于LECs分布的解剖差异，相同IOL材质导致的ACO和PCO不同。新型IOL:锐边、前亲水性和表面疏水性IOL。这种具有亲水性不同的两个表面的IOL可以推测为IOL囊膜兼容性的病理机制，这可能是轻度ACO、囊收缩、PCO。亲水性IOL的正面也意味着良好的葡萄膜兼容性。复合IOL，新型IOL:具有锐边、亲水性不同的两个表面的前亲水性和表面疏水性。IOL胶囊相容性的病理机制可以有较轻的ACO、胶囊收缩和PCO。亲水性IOL的正面也意味着良好的葡萄膜兼容性。复合IOL，modified silicone IOLs were produced by grafting 2-(MPC)onto the anterior IOL surface using a plama technique。由甲基丙烯酸甲酯、甲基羟乙基甲基丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯的交联形成的三维共享晶格结构。这种材料在25以下的环境