氟-肝素表面修飾的人工晶狀體植入獼猴眼內(nèi)的實(shí)驗(yàn)研究

氟-肝素表面修飾的人工晶狀體植入獼猴眼內(nèi)的實(shí)驗(yàn)研究

【摘要】目的評(píng)價(jià)經(jīng)氟-肝素表面修飾的人工晶狀體（intraocularlens,IOL）在獼猴眼內(nèi)的生物相容性。方法將13只獼猴（26只眼）隨機(jī)分為3組，分別植入經(jīng)不同表面修飾及未經(jīng)修飾的IOL。于術(shù)后第15、30、60、90、180天行裂隙燈、檢眼鏡及眼壓檢查，并進(jìn)行前房穿刺，做房水細(xì)胞計(jì)數(shù)。結(jié)果氟-肝素表面修飾的IOL在獼猴眼內(nèi)引起的炎癥反應(yīng)程度較未做表面修飾的IOL輕；后囊混濁程度較其它IOL輕。結(jié)論經(jīng)氟-肝素表面雙重修飾的IOL具有較好的生物相容性。

【關(guān)鍵詞】晶體，人工；生物相容性；修飾；AnexperimentalstudyonF-heparinsurfacemodifiedIOLsimplantedintotheRhesusmonkeys′eyesWANGGuiqin,YUANJiaqin,GUHanqing,etal.

（InternationalIntraocularImplantTrainingCenter,TianjinMedicalUniversity,Tianjin300070,China）【Abstract】ObjectiveToevaluatethebiocompatibilityofF-heparinsurfacemodifiedIOLs.Methods13monkeysweredividedinto3groups,andimplantedwithdifferentsurfacemodifiedandnon-modifiedIOLsintotheireyes.AlloftheeyeswereexaminedbyslitlampmicroscopeandSchi?tztonometeratpostoperative15,30,60,90and180days.Postoperatively,atdifferentperiodstheaqueouswasaspiratedfromtheanteriorchambertocalculatecells.ResultsF-heparinsurfacemodifiedIOLsinducedmilderinflammatoryreactionandlessdenseposteriorcapsulaopacification(PCO)thannon-modifiedIOLs.ConclusionF-heparinsurfacemodifiedIOLhasabetterbiocompatibility.

【Keywords】Lenses,intraocular；Biocompatibility；Modification人工晶狀體（intraocularlens,IOL）生物相容性問(wèn)題一直受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。本實(shí)驗(yàn)采用載能離子束聯(lián)合低溫等離子體技術(shù)對(duì)聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylate,PMMA）IOL進(jìn)行表面氟離子處理聯(lián)合肝素表面修飾，得到氟-肝素表面雙重修飾的IOL，并將其植入非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物獼猴眼內(nèi)，同時(shí)選用未修飾的PMMAIOL及由Pharmacia公司提供經(jīng)肝素修飾（heparinsurfacemodified,HSM）的IOL作對(duì)照，以研究經(jīng)氟-肝素修飾的PMMAIOL的生物相容性。材料和方法一、材料

1.動(dòng)物來(lái)源：使用福建省計(jì)劃生育研究所非人靈長(zhǎng)類(lèi)實(shí)驗(yàn)中心提供的達(dá)到普通質(zhì)量合格標(biāo)準(zhǔn)的獼猴13只（26只眼），其中10只眼患自發(fā)性白內(nèi)障。獼猴年齡7～13歲，平均年齡10歲。雄性10只、雌性3只。平均體重7.8kg。

2.分組：13只獼猴（26只眼）隨機(jī)分成3組。（1）對(duì)照A組：5只獼猴（10只眼），其中4只眼患不同程度白內(nèi)障。行晶狀體囊外摘除術(shù)，同期植入未修飾的后房型PMMAIOL；（2）對(duì)照B組：3只獼猴（6只眼），其中2只眼患白內(nèi)障，行晶狀體囊外摘除術(shù)，植入HSMIOL；（3）實(shí)驗(yàn)組：5只獼猴（10只眼），其中4只眼患白內(nèi)障，行晶狀體囊外摘除術(shù)，植入經(jīng)氟-肝素修飾的PMMAIOL。

二、方法

1.術(shù)前檢查：13只獼猴經(jīng)氯胺酮(10mg/kg體重)肌肉注射麻醉，托品酰胺散瞳，裂隙燈顯微鏡下檢查眼前節(jié)，直接檢眼鏡下觀(guān)察眼底，Schi?tz壓陷式眼壓計(jì)測(cè)量眼壓。

2.術(shù)后觀(guān)察：于術(shù)后第15、30、60、90及180天分別使用裂隙燈、檢眼鏡、眼壓計(jì)，觀(guān)察術(shù)眼術(shù)后反應(yīng)。用1ml一次性無(wú)菌注射器于透明角膜行前房穿刺，抽取房水，在日本OLYMPUS顯微鏡下計(jì)算細(xì)胞數(shù)。參考Zetterstr?m等［1］、Sp?ngberg等［2］及Fagerholm等［3］報(bào)道的方法將前房滲出分為4級(jí)(-、+、++、+++)。后囊混濁按透明(-)、輕度(+)、中度(++)、重度(+++)混濁分為4級(jí)。

3.統(tǒng)計(jì)學(xué)處理：手術(shù)后前房滲出及后囊混濁情況按等級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行非參數(shù)H檢驗(yàn)及t檢驗(yàn)；房水細(xì)胞密度數(shù)據(jù)采用多樣本均數(shù)方差分析及q檢驗(yàn)。結(jié)果1.前房滲出（表1）：3個(gè)組于術(shù)后第15天最明顯，以后逐漸減輕，術(shù)后第90天滲出全部吸收。術(shù)后第30天，實(shí)驗(yàn)組的前房滲出輕于對(duì)照A組，差異有顯著性（t=2.22，P＜0.05）。表1IOL植入手術(shù)后不同時(shí)間3組獼猴前房滲出分布情況及比較(眼數(shù))術(shù)后

時(shí)間對(duì)照A組(n=10)對(duì)照B組(n=6)實(shí)驗(yàn)組(n=10)H值P值-++++++-++++++-++++++15d0640033008201.6330d0730051037006.82<0.0560d4600330064000.7790d5500420082001.92180d82005100100002.082.房水細(xì)胞計(jì)數(shù)（表2）：3個(gè)組房水細(xì)胞密度均于術(shù)后第15天最多，第90天基本恢復(fù)正常。術(shù)后第15天，對(duì)照A組房水細(xì)胞密度明顯高于對(duì)照B組（q=3.66）和實(shí)驗(yàn)組（q=4.72）；術(shù)后第30天，實(shí)驗(yàn)組低于對(duì)照A組（q=3.97），差異均有顯著性（P＜0.05）。表23組獼猴IOL植入手術(shù)后不同時(shí)間房水細(xì)胞密度比較組別眼數(shù)術(shù)后不同時(shí)間房水細(xì)胞密度(±s,106/L）15d30d60d90d*180d*對(duì)照A組1029.30±9.7512.00±3.744.00±2.30對(duì)照B組654.33±14.8022.83±5.3011.16±3.713.83±2.13實(shí)驗(yàn)組1020.40±4.278.40±2.98F值6.374.102.88P值<0.01<0.05>0.05>0.05*經(jīng)對(duì)數(shù)變換，呈近似正態(tài)分布，采用方差分析3.后囊混濁（表3）：3個(gè)組后囊混濁均于術(shù)后第30天開(kāi)始形成，第90天明顯。術(shù)后第90天，實(shí)驗(yàn)組后囊混濁程度輕于對(duì)照A組（t=2.52）；術(shù)后第180天，實(shí)驗(yàn)組分別輕于對(duì)照A組（t=3.68）、B組（t=1.92），差異均有顯著性（P＜0.05）。表3IOL植入手術(shù)后不同時(shí)間3組獼猴后囊混濁分布情況及比較(眼數(shù))術(shù)后

時(shí)間對(duì)照A組(n=10)對(duì)照B組(n=6)實(shí)驗(yàn)組(n=10)H值P值-++++++-++++++-++++++15d90106000100001.4230d4321240046000.62>0.0560d2323042028004.0690d1333033019006.85180d11530330190010.254.眼壓、眼底情況：術(shù)后不同時(shí)間各組眼壓無(wú)明顯差異；眼底檢查未發(fā)現(xiàn)黃斑水腫等眼底病變。討論IOL植入眼內(nèi)作為異物引起眼內(nèi)的一系列炎癥、免疫排斥反應(yīng)，其原因除了與手術(shù)技術(shù)、IOL的設(shè)計(jì)、宿主因素外，IOL的生物相容性亦起到重要作用。目前為了盡量避免眼內(nèi)組織對(duì)IOL的排斥反應(yīng)發(fā)生，采取兩種方法：(1)盡量將IOL與眼組織隔離，將IOL植入囊袋內(nèi)；(2)通過(guò)表面修飾增加IOL的生物相容性［4，5］。

一、表面修飾技術(shù)

IOL的生物相容性是IOL表面與局部眼組織之間相互作用的結(jié)果。植入材料表面的理化特性直接影響它的生物相容性。目前，采用不同表面處理與修飾手段，改變植入材料表面理化特性，從而改變其生物相容性的方法，正逐漸受到人們的重視。

肝素是一種聚胺聚糖，即粘多糖，帶有大量的負(fù)電荷，與IOL表面結(jié)合后，使IOL表面呈現(xiàn)很強(qiáng)的極性，即親水性，這樣細(xì)胞、細(xì)菌則不易在IOL表面沉著，可減少I(mǎi)OL植入術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。含氟高分子材料，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域曾用于制造人工血管和心臟補(bǔ)片等。經(jīng)氟離子處理的IOL，表面增加了接觸角，表面能降低，表面的化學(xué)特性改變，呈疏水性。本項(xiàng)研究使用載能離子束聯(lián)合低溫等離子體技術(shù)對(duì)PMMAIOL進(jìn)行氟離子處理聯(lián)合肝素表面雙重修飾，使其表面同時(shí)存在氟元素及肝素，由于肝素系親水分子鏈，而氟元素的存在提高了IOL表面的疏水性，因此在氟離子和肝素的雙重修飾下，IOL材料表面的親水性和疏水性處于一種平衡狀態(tài)，出現(xiàn)親疏水基團(tuán)的微相分離結(jié)構(gòu)［6］，從而提高了IOL表面的生物相容性。

IOL材料生物相容性的好壞直接影響植入手術(shù)后眼內(nèi)炎癥反應(yīng)的發(fā)生程度及持續(xù)時(shí)間。IOL植入術(shù)后后囊混濁的形成及程度是影響白內(nèi)障手術(shù)長(zhǎng)期療效的主要因素之一，也是判斷IOL生物相容性的重要參數(shù)。本研究術(shù)后第15、30、60、90、180天的觀(guān)察結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照A組比較，實(shí)驗(yàn)組的炎癥反應(yīng)及前房滲出輕，房水細(xì)胞數(shù)少，后囊混濁程度輕；與對(duì)照B組比較，實(shí)驗(yàn)組IOL導(dǎo)致后囊混濁的程度輕，由此說(shuō)明經(jīng)氟-肝素修飾的IOL具有較好的生物相容性。有文獻(xiàn)報(bào)道，HSMIOL在兔、猴以及人眼引起后囊混濁的程度與PMMAIOL相比，無(wú)明顯差異［2，7］。本研究中，術(shù)后第90、180天后囊混濁程度兩對(duì)照組比較，差異無(wú)顯著性（P＞0.05）。

二、血-房水屏障（blood-aqueousbarrier,BAB）破壞

IOL植入手術(shù)的創(chuàng)傷，直接導(dǎo)致BAB的破壞，出現(xiàn)房水閃輝、炎性細(xì)胞。前房中的細(xì)胞反應(yīng)，一般在術(shù)后第1天最明顯，1周后迅速減輕，3個(gè)月后消失，BAB功能重建。BAB功能的重建水平，可作為評(píng)價(jià)IOL材料生物相容性的一個(gè)指標(biāo)［8，9］。

本研究各組房水細(xì)胞密度于術(shù)后第15天最高，以后逐漸下降，術(shù)后第90天接近正常，BAB功能趨于恢復(fù)，與Sanders等［10］報(bào)道結(jié)果一致。術(shù)后第15、30天，實(shí)驗(yàn)組房水細(xì)胞密度明顯低于對(duì)照A組；術(shù)后第30天，實(shí)驗(yàn)組前房滲出輕于對(duì)照A組，差異均有顯著性(P<0.05)，說(shuō)明經(jīng)氟-肝素修飾的IOL破壞BAB程度較輕，BAB功能重建早，其生物相容性好。同時(shí)，手術(shù)切口的位置、大小，IOL植入的位置，手術(shù)技巧均可影響B(tài)AB功能的恢復(fù)。本研究各組均在相同手術(shù)條件下，由同一位醫(yī)師完成手術(shù)。

三、動(dòng)物模型

獼猴屬于哺乳綱中靈長(zhǎng)目猴科動(dòng)物，在生物進(jìn)化、解剖結(jié)構(gòu)和生理機(jī)能等方面與人類(lèi)相近。獼猴大腦發(fā)達(dá)，視覺(jué)敏感，具有立體視覺(jué)、色覺(jué)、雙目單視等功能，祁明信等［11］（1996）曾報(bào)道獼猴可作為研究人類(lèi)白內(nèi)障理想的動(dòng)物模型。本研究選用獼猴進(jìn)行新型氟-肝素IOL的亞臨床實(shí)驗(yàn)研究，不僅提高了研究結(jié)果的可信性，而且為臨床應(yīng)用提供了更安全有效的保證。作者單位；300070天津醫(yī)科大學(xué)世界人工晶體中國(guó)天津培訓(xùn)中心（王桂琴、袁佳琴、孫慧敏、徐延山）；天津市泌尿外科研究所生物醫(yī)學(xué)工程研究室（顧漢卿）；福建省中醫(yī)學(xué)院（黃秀榕、祁明信）；福建省計(jì)劃生育研究所非人靈長(zhǎng)類(lèi)實(shí)驗(yàn)中心（李志雄、周建華、范春梅、陳旋武）參考文獻(xiàn)1Zetterstr?mC,LundvallA,OlivestedtG.Exfoliationsyndromeandheparinsurfacemodifiedintraocularlenses.ActaOphthalmol,1992,70:91-95.

2Sp?ngbergM,Kihlstr?mI,Bj?rklundH,etal.Improvedbiocompatibilityofintraocularlensesbyheparinsurfacemodification:a12-monthimplantationstudyinmonkeys.JCataractRefractSurg,1990,16:170-177.

3FagerholmP,Bj?rklundH,Holmberg?,etal.Heparinsurfacemodifiedintraocularlensesimplantedinthemonkeyeye.JCataractRefractSurg,1989,15:485-490.

4YggeJ,WenzelM,PhilipsonB,etal.Cellularreactionsonheparinsurface-modifiedversusregularPMMAlensesduringthefirstpostoperativemonth.Ophthalmology,1990,97:1216-1224.

5PhilipsonB,FagerholmP,CalelB,etal.Heparinsurfacemodifiedintraocularlenses：three-monthfollow-upofarandomized，double-maskedclinicaltrial.JCataractRefractSurg,1992,18:71-78.

6顧漢卿,徐國(guó)風(fēng),主編.生物醫(yī)學(xué)材料學(xué).天津：天津科技翻譯出版公司，1993.179-184.

7LundgrenB,HolstA,TarnholmA,etal.Cellularreactionfollowingcataractsurgerywithimp