疏水丙烯酸酯囊袋張力環(huán)的制作及其對晶狀體上皮細胞生長和后囊膜混濁的抑制作用

王 玨 王于藍 盛耀華

現(xiàn)代白內(nèi)障囊外摘出和超聲乳化術(shù)已成為白內(nèi)障復(fù)明的首選方法。完整的后囊膜不僅為后房型人工晶狀體的植入提供了支架，而且降低了術(shù)后視網(wǎng)膜脫離、黃斑囊樣水腫、眼內(nèi)炎的發(fā)生率，但同時也為人晶狀體上皮細胞(human lens epithelial cells，HLEC)的增生提供了支架。后囊膜混濁(posterior capsule opacification，PCO)是白內(nèi)障術(shù)后最常見的晚期并發(fā)癥，也是引起術(shù)后遠期視力下降的主要因素，文獻報道成年人白內(nèi)障術(shù)后1～5 a PCO的發(fā)生率為11.8% ～28.4%［1］。PCO的發(fā)生率與年齡呈負相關(guān)，年齡越輕發(fā)病率越高，兒童及青少年在白內(nèi)障術(shù)后1 a內(nèi)幾乎100%發(fā)生PCO［2］，嬰幼兒在術(shù)后數(shù)月即可發(fā)生。

Nd:YAG激光是目前治療PCO最常用的有效方法，但仍會出現(xiàn)一定的并發(fā)癥，且受到一定條件的制約，目前在很多發(fā)展中國家還不能很好開展，因此無論在醫(yī)學(xué)上還是經(jīng)濟學(xué)上，如何有效預(yù)防PCO已成為眼科研究中的重要課題。

本實驗中我們設(shè)計并制作了一種以疏水丙烯酸酯為材料、橫截面為直角矩形的囊袋張力環(huán)(capsule tension ring，CTR)，希望利用該材料的特性及有效的矩形設(shè)計阻止晶狀體上皮細胞向后囊膜表面的增殖，以達到降低PCO的目的。根據(jù)植入物生物相容性的測試標(biāo)準，我們對該材料進行了細胞毒性試驗、熱原試驗及眼刺激試驗等的檢測，并進行了體外細胞實驗及動物實驗，希望能為其在臨床上的應(yīng)用奠定一定的基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 儀器 多功能車床(H11-1型，上海第十一機床廠);數(shù)控鉆銑床(ZK-704A，上海航空機械公司);倒置顯微鏡(Olympus CK-40，日本);Heraeus CO2培養(yǎng)箱(德國);Heraeus凈化工作臺(德國);手術(shù)顯微鏡(TAKAGI OM-10，日本);超聲乳化儀(NIDEK CV-7000，日本)。

1.2 材料 甲基丙烯酸甲酯(分析純)、甲基丙烯酸(分析純)、丙烯酸(分析純)、苯乙醇(分析純)均購自中國醫(yī)藥(集團)上?；瘜W(xué)試劑公司;DMEM培養(yǎng)基、L-谷氨酰胺、胎牛血清(fetal bovine serum，F(xiàn)BS)購自美國 Gibco公司;胰蛋白酶購自美國 Sigma公司。

1.3 疏水丙烯酸酯合成及CTR設(shè)計制作 將甲基丙烯酸苯乙酯和丙烯酸苯乙酯聚合固化合成疏水丙烯酸酯，根據(jù)國外相關(guān)資料［3］，加工成開放直徑12.5 mm，閉合直徑10.5 mm，高度0.2 mm，寬度0.5 mm的CTR，兩端有孔便于操作。

1.4 疏水丙烯酸材料生物相容性測試 對所合成材料進行細胞毒性試驗、熱原試驗、眼刺激試驗等生物相容性測試［4］。

1.5 HLEC體外培養(yǎng) 取材于55～65歲老年性白內(nèi)障患者連續(xù)環(huán)形撕囊后的前囊膜片，將其剪成大小約1.0 mm×1.0 mm的組織塊，移入50 mL培養(yǎng)瓶中，置于培養(yǎng)箱(體積分數(shù)5%CO2，37℃)。24 h后，當(dāng)組織塊稍干，開始貼壁時，加入1～2 mL培養(yǎng)液。在倒置顯微鏡下有細胞從組織塊邊緣長出后，再加入適量培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)。3～4 d換液1次，當(dāng)細胞生長接近融合時(圖1)，用0.4 g·L－1EDTA和2.5 g·L－1胰蛋白酶等量混合液消化傳代。

Figure 1 Nearly fused primary HLEC 生長接近融合的原代HLEC

1.6 HLEC在張力環(huán)內(nèi)接種 取1 mL第2代HLEC懸液放入張力環(huán)內(nèi)，保證細胞懸液不超過環(huán)的高度，將培養(yǎng)皿小心置于培養(yǎng)箱內(nèi)，24 h后倒置顯微鏡下觀察細胞貼壁后，加入適量的含體積分數(shù)15% FBS的DMEM將整個環(huán)覆蓋，繼續(xù)培養(yǎng)并進行觀察。

1.7 動物實驗 選取標(biāo)準動物青紫蘭兔8只，體質(zhì)量2.0～2.5 kg，雌雄不分。按隨機化原則分為2組，每組4只兔第1組為CTR植入組(實驗組)，行白內(nèi)障超聲乳化聯(lián)合CTR植入術(shù);第2組為手術(shù)對照組，單純行白內(nèi)障超聲乳化術(shù)。手術(shù)由專人按同一方法施行，術(shù)中如發(fā)生后囊膜破裂、玻璃體溢出等并發(fā)癥，或術(shù)后出現(xiàn)眼內(nèi)感染等異常情況可能影響實驗結(jié)果者剔除。

2 結(jié)果

2.1 生物相容性 試品組細胞毒性為1級;熱原試驗顯示家兔試品組個體升溫均在0.6℃以下，且升溫總值為0.1℃;眼刺激試驗顯示家兔試品組受試眼未見有異常反應(yīng)，根據(jù)醫(yī)療器械生物學(xué)評價標(biāo)準，均符合要求。

2.2 CTR體外作用 沒有細胞在環(huán)上生長或越過環(huán)向外生長(圖2)，而未放入CTR的培養(yǎng)皿中細胞很快就長滿皿底。

2.3 動物試驗 術(shù)后1～7 d所有兔眼均出現(xiàn)不同程度的滲出，經(jīng)散瞳抗炎治療后，1～2周所有兔眼前房內(nèi)的滲出都基本吸收。術(shù)后1個月實驗組所有兔眼的后囊膜均保持清晰(圖3)，而對照組的兔眼出現(xiàn)不同程度的PCO(圖4)。

3 討論

CTR目前在臨床上主要應(yīng)用于外傷、晶狀體脫位、睫狀小帶松弛或斷裂等病例，協(xié)助維持囊袋的穩(wěn)定。但研究發(fā)現(xiàn)，植入CTR還可以防止晶狀體上皮細胞的增生與移行，預(yù)防PCO的發(fā)生［5-7］。

Figure 2 More HLEC were seen in CTR but no HLEC on or out of CTR 張力環(huán)內(nèi)細胞數(shù)量較多，未見有細胞在環(huán)上生長或越過環(huán)向外生長

Figure 3 Posterior capsular membrane in experimental group at postoperative 1 month 實驗組術(shù)后1個月后囊膜

Figure 4 Posterior capsular membrane in control group at postoperative 1 month 對照組術(shù)后1個月后囊膜

目前國內(nèi)外應(yīng)用的CTR邊緣多為直角矩形設(shè)計，有利于在囊袋赤道部形成不連續(xù)的彎曲對晶狀體移行產(chǎn)生接觸抑制，可以有效地預(yù)防PCO［8］，臨床上也證實光學(xué)面直角矩形設(shè)計的人工晶狀體可以明顯降低PCO的發(fā)生［9］。我們的CTR也采用了直角矩形設(shè)計，而在材料選擇方面，目前的CTR主要為聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)，考慮到PMMA材料的人工晶狀體對HLEC的黏附性最強，術(shù)后PCO發(fā)生率較高，我們選擇了疏水丙烯酸材料，作為一種新型的軟性人工晶狀體材料，疏水丙烯酸具有較理想的生物相容性，對細胞沒有毒性，與后囊膜(Ⅳ型膠原)具有高親和力，且可使晶狀體上皮細胞在其表面形成一單細胞層并最大限度維持上皮表型，很少向成纖維細胞轉(zhuǎn)化［10］，使人工晶狀體光學(xué)部與后囊膜和單層上皮細胞緊密相貼，與親水性丙烯酸材料人工晶狀體相比，PCO的發(fā)生率顯著降低［11-12］。

本研究中我們觀察了疏水丙烯酸酯CTR在體外對HLEC移行的影響以及兔眼中PCO的發(fā)生情況，結(jié)果證實其對HLEC的移行具有機械屏障作用，術(shù)后1個月實驗組所有兔眼的后囊膜均保持清晰，而對照組的兔眼出現(xiàn)不同程度的PCO。因此我們認為疏水丙烯酸材料直角矩形設(shè)計的CTR可以更加有效地預(yù)防PCO，今后需要長期的臨床觀察與實踐來進一步評價。

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