人工眼角膜通过生物工程技术能不能复制出来?

www.hnjkw.net 2013-05-08 15:37 作者:佚名  来源:首席医学网 

  导读:人工眼角膜的研制在近年来有了较大的进步,非组织工程化人工角膜在材料选择、处理和设计方式上有所创新,同时具有活性的组织工程化人工角膜的出现为人工角膜的研制开辟了一条新途径.

  【关键词】 人工角膜;角膜移植;生物相容性;组织工程

  0引言

  人工角膜(keratoprosthesis, KPros)是取代混浊角膜组织而用异质成形材料制成的一种特殊屈光装置,通过手术植入患眼,以取得一定视力。人工角膜最初的设想是由法国眼科医生Pellier de Quensey于1771年提出的[1]。1859年,Heusser第一次实施了对人的人工角膜植入术,其植入的透明玻璃仅存留了3mo。1905年,Zirm成功地实施了人同种异体角膜移植术(allokeratoplasty, AK),并取得了成功。该技术转移了人们对人工角膜研究的热情,人工角膜的研究陷入低谷。随着AK广泛开展,存在的问题逐渐暴露,如对严重干眼症,角膜缘干细胞破坏的角膜盲及角膜新生血管性病变的角膜混浊,AK通常失败。此外,同种异体角膜来源有限,又重新唤起人们对人工角膜植入手术的兴趣。1947年,Stone首次使用高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate, PMMA)进行人工角膜实验,大大推动了人工角膜的发展[2]。20世纪60年代开始,人们除了对人工角膜材料的探索外,对人工角膜的设计和植入方式也不断改进。此外,与高分子材料合成的人工角膜相对应,具有生物活性的组织工程化人工角膜近年来也进入了飞速发展期。

  1人工角膜材料的选择

  1.1无机材料

  1.1.1 玻璃

  玻璃是最早应用的人工角膜材料,但仅存留了3mo[2]。就目前来看,玻璃作为无微孔非渗透材料不具备支架材料的要求,但作为光学中心材料,仍具有光学性能好,理化性质稳定,容易被水湿润,抗高温,易消毒的优点。由于它重、易发生碎裂、加工困难等缺点, 已被新型材料PMMA 取代。

  1.1.2 羟基磷灰石

  羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA) 由天然珊瑚礁材料经无机化处理加工而成,主要化学成分是Ca10 (PO4) 6 (OH)2 ,类似于人体骨骼的主要无机成分,在体液中稳定,其孔隙结构类似于人体骨哈佛氏系统,具有内部彼此相连的微孔,这种成分与结构使其具有高度的生物相容性,无毒性,无抗原性。纤维血管组织可长入其内联微孔中,改善植入物前、后组织的营养供应,加大植入物与受体组织接触的牢固性,从而减少感染、坏死、损伤的机会。并且性质稳定性,质轻,对周围组织刺激和压迫小。

  1997 年,León等[3] 首次报道了天然珊瑚礁羟基磷灰石应用于人工角膜的动物实验。其人工角膜是由直径3mm 的PMMA 作为光学中心镜柱,将块状羟基磷灰石削磨成内曲率半径8mm ,外曲率半径7mm ,直径10mm 的支架部分,镜柱嵌入支架,以骨水泥连接。在植入术后的12mo内,没有出现感染、房水渗漏、植入物脱出等严重并发症。病理检查以及锝99骨扫描都证实材料的微孔内有纤维血管组织长入。大量的报道[4,5] 揭示HA具有良好的应用前景。

  1.1.3生物玻璃陶瓷

  目前,应用最成功的多孔羟基磷灰石材料是采自南太平洋经处理后的天然珊瑚羟基磷灰石。它具有质轻,孔隙分布均匀,孔径大小集中(约0.2~0.5mm)的优点,但成本高,数量少,部分限制了它的推广应用。最近,生物玻璃陶瓷(bioglass ceramic,BGC)作为HA的替代物,其动物实验显示植入角膜后有较高的脱出率(51%),且植入后易碎裂(62%),影响角膜代谢,导致角膜前板层混浊。来自中山眼科中心[6] 的报道,孔径20~70μm,孔隙率37%~62%的BGC暂不宜用于人工角膜的支架材料。

  1.1.4 钛金属

  Linnola等[7]将钛及镀上活性玻璃陶瓷的钛作为人工角膜材料植入兔眼中,实验证明钛是人工角膜的理想材料,并且显示镀上陶瓷的钛更能有效的防止细胞内生。后来有人改用生物玻璃陶瓷作为周边材料,移植到兔眼中,试验结果令人失望。

  1.2 有机材料

  有机材料特别是高分子聚合材料的应用推动了人工角膜材料研究的进展。第二次世界大战期间,人们发现有机玻璃能够长期存留于飞行员的角膜[8] ,此后的动物实验[9]相继证实了这一发现。由此激发了人们对有机高分子材料应用的兴趣。

  1.2.1硅凝胶

(责任编辑:李炬)