人工晶状体材料和设计的生物适应性.pptx

人工晶状体的生物相容性Biocompatibility of intraocular lenses天津市眼科医院天津医科大学眼科临床学院马忠旭Biocompatibility?“the capability of a prosthesis implanted in the body to exist in harmony with tissue without causing deleterious changes.”International Dictionary of Medicine and Biology,Vol 1.New York,NY,International Dictionary of Medicine and Biology,Vol 1.New York,NY,Churchill Livingstone,1986Churchill Livingstone,1986生物相容性n n生物相容性：植入生物体内的材料理化性质稳定，能够与机体组织和谐共处，对机体无毒副作用，无刺激性，不引起机体的免疫反应。n n人工晶状体作为医用生物材料，植入眼内后直接与眼内组织、蛋白以及炎性介质相互作用，引起一系列生物相容性问题。生物相容性的影响因素n n生物相容性包括了材料的许多特性：细胞毒性、组织相容性、血液相容性。n n生物材料的表面设计影响着生物体与移植材料的界面。n n生物材料的化学结构和表面特性影响着材料的生物相容性，包括界面自由能、表面亲疏水的平衡、表面电荷、化学结构和功能基团、分子量、多聚物的可伸缩性、表面形态结构和粗糙度等。生物材料的一般性能要求n n生物相容性生物相容性 包括血液相容性、组织相容性。材料在人体内要求无不良包括血液相容性、组织相容性。材料在人体内要求无不良反应，活体组织不发生炎症、排拒、致癌等。反应，活体组织不发生炎症、排拒、致癌等。n n力学性能力学性能 材料要有合适的强度、硬度、韧性、塑性等力学性能以满材料要有合适的强度、硬度、韧性、塑性等力学性能以满足耐磨、耐压、抗冲击、抗疲劳、弯曲等医用要求。足耐磨、耐压、抗冲击、抗疲劳、弯曲等医用要求。n n耐生物老化性能耐生物老化性能 材料在活体内要有较好的化学稳定性，能长期使用，在发材料在活体内要有较好的化学稳定性，能长期使用，在发挥其医疗功能的同时还要耐生物腐蚀、耐生物老化。挥其医疗功能的同时还要耐生物腐蚀、耐生物老化。n n成型加工性能成型加工性能 容易成型和加工，价格适中。容易成型和加工，价格适中。血管支架的生物相容性n n性能良好的支架应在置入后，必须保证能让细胞性能良好的支架应在置入后，必须保证能让细胞很好的贴附生长，具有良好的细胞亲和性。很好的贴附生长，具有良好的细胞亲和性。n n提高支架置入后的生物相容性主要从两方面入手，提高支架置入后的生物相容性主要从两方面入手，即提高支架置入后的血液相容性和组织相容性。即提高支架置入后的血液相容性和组织相容性。良好的生物相容性，其本身或降解产物无毒性，良好的生物相容性，其本身或降解产物无毒性，不会引起炎症和免疫排斥反应。良好的结构相容不会引起炎症和免疫排斥反应。良好的结构相容性，适当的强度和可塑性，能保持稳定的立体结性，适当的强度和可塑性，能保持稳定的立体结构，置入后可以代替血管的结构和功能。良好的构，置入后可以代替血管的结构和功能。良好的表面相容性和一定的生物活性，材料表面有利于表面相容性和一定的生物活性，材料表面有利于种子细胞的黏附和生长。种子细胞的黏附和生长。人工晶状体的相容性n n葡萄膜相容性葡萄膜相容性(uveal biocompatibility)(uveal biocompatibility)是是IOLIOL与虹膜、睫状体和前部脉络膜的反应所引发与虹膜、睫状体和前部脉络膜的反应所引发的早期和迟发的异物反应的强弱，即巨噬细胞等的早期和迟发的异物反应的强弱，即巨噬细胞等炎性细胞在炎性细胞在IOLIOL前表面的粘附程度；前表面的粘附程度；n n囊膜相容性囊膜相容性(capsular biocompatibility)(capsular biocompatibility)是是IOLIOL引发的晶状体上皮细胞增生反应的强弱，包引发的晶状体上皮细胞增生反应的强弱，包括括IOLIOL前表面的前表面的LECsLECs增生膜，前囊膜混浊增生膜，前囊膜混浊(ACO)(ACO)，后囊膜混浊，后囊膜混浊(PCO)(PCO)和囊膜皱缩的程度。和囊膜皱缩的程度。Amon M.Biocompatibility of intraocular lenses(letter).J Cataract Refract Surg 2001;Amon M.Biocompatibility of intraocular lenses(letter).J Cataract Refract Surg 2001;27:17827:178 179179葡萄膜相容性n n术后早期的炎症反应：主要源于手术对前葡萄膜的激惹，引起血-房水屏障的改变；n n术后晚期的炎症反应：源自免疫反应的结果。n n影响因素：手术操作技术；手术前后的治疗手段；IOL的材料和设计；宿主对IOL的反应。IOL诱导的炎性细胞反应n n主要由巨噬细胞造成，也包括小圆细胞、巨细胞的反应。可以认为它是异物巨细胞对IOL的反应，同时也可以作为IOL生物相容性的重要指针。n n单核细胞和巨噬细胞从葡萄膜血管移行到前房，沉着在IOL表面。单核细胞转变为小圆细胞，巨噬细胞转变成上皮细胞和吞噬碎屑、细菌的异物巨细胞。这些细胞反应说明了异物反应的免疫过程。IOL诱导的炎性细胞反应异物巨细胞血-房水屏障n n血血-房水屏障受到房水屏障受到IOLIOL本身及其它因素的影响，如本身及其它因素的影响，如眼部存在的病变、眼手术创伤和手术前是否治疗。眼部存在的病变、眼手术创伤和手术前是否治疗。n n实验证实，小圆细胞在术后实验证实，小圆细胞在术后1 1周达高峰，周达高峰，3-63-6个月个月后逐渐降低，这与血后逐渐降低，这与血-房水屏障的破坏与修复的过房水屏障的破坏与修复的过程一致。程一致。n n血血-房水屏障破坏，引起蛋白渗漏并吸附在房水屏障破坏，引起蛋白渗漏并吸附在IOLIOL表表面。这层蛋白膜由多种蛋白组成，它的组成又受面。这层蛋白膜由多种蛋白组成，它的组成又受到到IOLIOL材料的影响，而这层膜又影响材料的影响，而这层膜又影响IOLIOL表面细胞表面细胞的黏附与移行。的黏附与移行。IOL材料与异物反应n n亲水性IOL比疏水性IOL有较少的细胞黏附，也说明细胞黏附与IOL的表面特性有关。n n人工晶状体表面的异物反应可作为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的因素。巨噬细胞沉积的数量巨噬细胞沉积的数量囊膜相容性的机理n n晶状体上皮细胞和晶状体囊对IOL材料及结构的反应。n n机理：白内障手术破坏了LECs及囊膜的完整性，诱发了晶状体自身的创伤愈合反应，产生上皮细胞增生和细胞外基质的重新构建。术后囊膜混浊的本质是组织修复和晶体上皮细胞再生的过程囊膜相容性的表现n nIOL植入囊袋并与残余LECs接触，LECs增殖延伸于后囊、前囊和IOL表面形成ACO、PCO和囊的收缩。n n人工晶状体与晶状体囊和上皮细胞的直接接触会引起许多介质参与的前后囊的混浊。晶状体上皮细胞n nLECs有两种形状，一种是前部的立方形上皮细胞，另一种是赤道部弓形细胞。n nLECs与生物材料的接触后可产生细胞外基质蛋白。n n细胞外基质蛋白在晶状体囊与LECs之间以及LECs与IOL之间作为一种黏和剂，阻止LECs的增生。LECsLECs与PCOn nIOL植入囊袋后，LECs从前囊边缘向IOL的光学部蔓延，是囊混浊重要的致病因素。n nLECs表达的细胞因子可引起LECs在囊与IOL表面的增生与化生，形成前囊纤维化的前囊混浊、从撕囊边缘向人工晶状体表面的增殖膜、晶状体纤维变性形成的Sommerring环和珍珠小体。LECs与PCOTGF与组织纤维化前囊膜混浊n n晶体前囊膜下和赤道部有一层LECs。ACO出现在前囊膜和IOL光学部接触的部位，呈环形围绕撕囊口。n nWerner指出，silicone IOL引发的ACO 重于PMMA和acrylic IOL。n n2003 年，Saika对PMMA，silicone，acrylic和hydrogel等4种IOL作了临床病理学的对比研究。光镜及电镜下可见：囊膜下聚集了纤维母细胞样的LECs和胞外基质。囊膜皱缩capsule contraction or shrinkagen n是环形撕囊后出现的并发症。n n撕囊口明显的缩小和晶体囊膜赤道直径的缩小。认为囊膜皱缩是囊膜纤维化产生的向心力与悬韧带向外牵拉的力量之间的不平衡造成的。n n它与悬韧带的力量，撕囊口的大小，残留的LECs 的量，植入IOL 的直径、袢的硬度有关。IOL偏心偏位聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)n n聚甲基丙烯酸甲酯，其材料稳定、质轻、透明度聚甲基丙烯酸甲酯，其材料稳定、质轻、透明度好，屈光指数好，屈光指数1.491.49，为疏水性材料；有较好的抗，为疏水性材料；有较好的抗老化和抗环境变化特性，较好的抗酸、碱和抗有老化和抗环境变化特性，较好的抗酸、碱和抗有机溶剂特性及良好的生物相容性，不被机体的生机溶剂特性及良好的生物相容性，不被机体的生物氧化反应所降解。物氧化反应所降解。n n缺点：不耐高温、高压，多用环氧己烷气体消毒；缺点：不耐高温、高压，多用环氧己烷气体消毒；弹性有限，不能制造可折叠人工晶状体；对弹性有限，不能制造可折叠人工晶状体；对YAG YAG 激光耐受有限，而且激光治疗后释放的单体具有激光耐受有限，而且激光治疗后释放的单体具有生物毒性。生物毒性。n n是一种较为理想的制造硬质人工晶状体的材料。是一种较为理想的制造硬质人工晶状体的材料。水凝胶(PHEMA)n n为聚甲基丙烯酸羟乙酯为聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)(PHEMA)，是一种亲水性材料，是一种亲水性材料，脱水状态时质硬、半透明；可进行抛光处理；此物质折光脱水状态时质硬、半透明；可进行抛光处理；此物质折光指数与吸水率呈反比，吸水后折光指数下降，吸水率指数与吸水率呈反比，吸水后折光指数下降，吸水率40%40%时屈光指数为时屈光指数为1.431.43。充分复水后质韧、透明。充分复水后质韧、透明,。n n优点：优点：热稳定性佳，耐高温、高压灭菌；热稳定性佳，耐高温、高压灭菌；质软，韧性质软，韧性好，不易断，可折叠；好，不易断，可折叠；更适合使用更适合使用YAG YAG 激光；激光；化学稳化学稳定性好，植入后炎症和渗出反应较轻；定性好，植入后炎症和渗出反应较轻；n n缺点：由于缺点：由于PHEMA PHEMA 具有网状结构，可使水分子、离子以具有网状结构，可使水分子、离子以及小分子物质自由通过，同时也易使排泄及污染物存留，及小分子物质自由通过，同时也易使排泄及污染物存留，发生迟发性钙沉积，使其透明度降低。此外，还有羟基磷发生迟发性钙沉积，使其透明度降低。此外，还有羟基磷灰石导致混浊的现象，从而引起视力下降，可能是眼内代灰石导致混浊的现象，从而引起视力下降，可能是眼内代谢产物钙、磷沉积导致。谢产物钙、磷沉积导致。硅凝胶n n硅凝胶是一种聚甲基硅氧烷，是疏水性材料。硅凝胶是一种聚甲基硅氧烷，是疏水性材料。n n优点：热稳定性好，耐高温、高压，可进行高压煮沸消毒；优点：热稳定性好，耐高温、高压，可进行高压煮沸消毒；抗老化性好；可折叠；比重为抗老化性好；可折叠；比重为1.041.04，是我国最早生产的软，是我国最早生产的软性人工晶状体材料。性人工晶状体材料。n n缺点：缺点：韧性差，抗拉力和抗撕力差；韧性差，抗拉力和抗撕力差；屈光指数较屈光指数较PMMAPMMA小，同等屈光度较小，同等屈光度较PMMA IOL PMMA IOL 要厚；要厚；生物相容性生物相容性相对差，易产生静电效应，使空气中的微粒及眼内代谢产相对差，易产生静电效应，使空气中的微粒及眼内代谢产物容易黏附在晶状体表面，且易与硅油黏附。可影响术后物容易黏附在晶状体表面，且易与硅油黏附。可影响术后人工晶状体的透明度和透光率。人工晶状体的透明度和透光率。疏水性较强，表面易黏疏水性较强，表面易黏附炎症细胞、细菌等；附炎症细胞、细菌等；硅凝胶遇水后表面较滑硅凝胶遇水后表面较滑,给植入给植入带来困难。带来困难。聚丙烯酸酯n n甲基丙烯酸的长链脂类聚合物与它和丙烯酸的共甲基丙烯酸的长链脂类聚合物与它和丙烯酸的共聚物统称为聚丙烯酸酯类聚合物。聚物统称为聚丙烯酸酯类聚合物。n n具有稳定的惰性、光学透明性，其弹性较小，由具有稳定的惰性、光学透明性，其弹性较小，由折叠状态到完全展开约需折叠状态到完全展开约需3 53 5秒，因此术中操作秒，因此术中操作比较安全。比较安全。n n分为亲水性及疏水性分为亲水性及疏水性2 2种。种。n n疏水性丙烯酸酯类人工晶状体，具有屈光指数高、疏水性丙烯酸酯类人工晶状体，具有屈光指数高、激光损伤阈值高、复位慢、易操作等优点。激光损伤阈值高、复位慢、易操作等优点。n n亲水性丙烯酸酯材料亲水性丙烯酸酯材料,屈光指数为屈光指数为1.471.47，激光损伤，激光损伤阈值与疏水性丙烯酸酯相仿，同时亦具有伸展缓阈值与疏水性丙烯酸酯相仿，同时亦具有伸展缓慢等特点，容易操作。慢等特点，容易操作。亲水性丙烯酸酯n n亲水性丙烯酸酯是亲水性丙烯酸酯是HEMA HEMA 与甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸甲酯MMA MMA 通过化学交联共聚结合而成；通过化学交联共聚结合而成；n n优点：既具有良好的机械性能和光学性能、耐高优点：既具有良好的机械性能和光学性能、耐高温，温，IOL IOL 可脱水植入，又具有良好的弹性和亲水可脱水植入，又具有良好的弹性和亲水性、折叠时不易产生划痕，可减少异物反应；性、折叠时不易产生划痕，可减少异物反应；n n缺点：缺点：其富含渗水性，眼内代谢物可进入内部其富含渗水性，眼内代谢物可进入内部而黏附污染，影响其透明度，而黏附污染，影响其透明度，IOL IOL 内部发生有钙内部发生有钙等物质混浊的报道；等物质混浊的报道；其亲水表面给细胞的增生其亲水表面给细胞的增生和迁移提供了合适的基质，和迁移提供了合适的基质，LECsLECs在此表面增生的在此表面增生的发生率较高，但宿主抗异体细胞反应较轻，较少发生率较高，但宿主抗异体细胞反应较轻，较少发生巨细胞和上皮样细胞的沉积。发生巨细胞和上皮样细胞的沉积。疏水性丙烯酸酯n n疏水性疏水性Acrylic Acrylic 是由苯乙烯基丙烯酸甲酯是由苯乙烯基丙烯酸甲酯(MMA)(MMA)、苯乙基丙烯酸酯苯乙基丙烯酸酯(HEMA)(HEMA)及其他交联体聚合而成及其他交联体聚合而成的一类多聚物。的一类多聚物。n n优点：优点：可被高度纯化，性质稳定，透明性极佳。可被高度纯化，性质稳定，透明性极佳。屈光指数为屈光指数为1.5441.544，较，较PMMA PMMA 高，可做成更薄的高，可做成更薄的IOLIOL；表面黏性较大，使其更易黏附于囊袋内，表面黏性较大，使其更易黏附于囊袋内，使后囊与视区紧密接触，阻止晶状体上皮细胞的使后囊与视区紧密接触，阻止晶状体上皮细胞的移行，后发障发生率也低；移行，后发障发生率也低；丙烯酸酯对硅油的丙烯酸酯对硅油的黏附性远小于硅凝胶黏附性远小于硅凝胶IOLIOL。n n缺点：其易被镊子损伤产生划痕；其高折射率可缺点：其易被镊子损伤产生划痕；其高折射率可使患者术后眩光等不良现象增加。使患者术后眩光等不良现象增加。亲水 vs 疏水n n两类IOL材料诱导LECs的病理变化的规律为：在亲水性IOL表面，增生的LECs能够长期存活，变性、纤维化较轻；而在疏水的IOL表面，增生的LECs会较早地发生较重的变性、纤维化。n n由于LECs分布的解剖学差异，导致了同一IOL材料诱发的ACO和PCO 的不同。疏水性IOL与PCOn n疏水IOL的PCO更轻，视敏度更好。n n疏水的IOL，由于能诱导LECs迅速而明显的变性，LECs在由IOL后表面周边向中心的迁移过程中就会出现变性、纤维化、甚至死亡，从而表现为囊膜周边的混浊程度较重，但由于绝大部分LECs未能到达IOL中心部就死亡了，因而IOL 光学中心还能保持良好的透光性。因此，疏水IOL 其PCO的形成，表现为一个向心的形成过程。亲水性IOL与PCOn n亲水的IOL发生PCO的病理过程完全不同。n n由于亲水的IOL对LECs的刺激作用不大，LEC s变性较轻，因此LECs会长满整个后囊膜，特点为：PCO 的范围较广但是程度较轻。尽管程度轻，但因为IOL的后表面光学中心部是眼的光学结点，因而会影响视觉质量。亲水性IOL与PCOn nHollick发现：亲水性IOL的PCO 有一个发展的趋势。IOL植入后，很快就可以观察到IOL 与后囊膜间，有一层LECs出现，开始很薄且形状不规则，随着时间的推移逐渐变厚、变致密，形成Elschnig pearls等，影响视力。n n对比敏感度研究：术后2 年，hydrogel的对比敏感度比silicone和PMMA 的患者都差，尽管他们的矫正视力差异不显著。Elschnigs pearls 扫描电镜IOL材料与PCOn n细胞外基质蛋白的黏和作用与IOL的表面特性密切相关。n n疏水性材料比亲水性材料引起较轻的PCO，一个可能的原因是亲水性IOL引起晶状体囊袋的收缩力弱导致残留晶状体囊袋的间隙使得LECs得以在后囊与人工晶状体光学部发生黏连之前沿后囊表面迁移，形成PCO，并且亲水性人工晶状体表面容易钙化。IOL材料同TGFPCO的病理PCO亲水与疏水的不同n n在亲水在亲水IOLIOL表面，增生的表面，增生的LECsLECs能够长期存活，变能够长期存活，变性、纤维化较轻；性、纤维化较轻；n n而在疏水的而在疏水的IOLIOL表面，增生的表面，增生的LECsLECs会较早地发生会较早地发生较重的变性、纤维化。由于较重的变性、纤维化。由于LECsLECs分布的解剖学差分布的解剖学差异，导致了同一异，导致了同一IOLIOL材料诱发的材料诱发的ACOACO和和PCO PCO 不同。不同。n n一种一种新型的新型的IOLIOL：锐缘、前表面亲水而后表面疏：锐缘、前表面亲水而后表面疏水的水的IOLIOL。这种。这种IOLIOL具有亲水性不同的两个表面，具有亲水性不同的两个表面，由由IOL IOL 囊膜相容性的病理机制可以推测：它可能囊膜相容性的病理机制可以推测：它可能具有较轻的具有较轻的ACOACO、囊膜皱缩和、囊膜皱缩和PCOPCO。亲水的。亲水的IOLIOL的前表面还意味着良好的葡萄膜相容性。的前表面还意味着良好的葡萄膜相容性。复合型IOLn n一种新型的IOL：锐缘、前表面亲水而后表面疏水，这种IOL具有亲水性不同的两个表面。n n由IOL 囊膜相容性的病理机制可以推测：它可能具有较轻的ACO、囊膜皱缩和PCO。亲水的IOL的前表面还意味着良好的葡萄膜相容性。复合型IOLModified silicone IOLs were produced by grafting 2-(MPC)onto the anterior IOL surface using a plasma technique.记忆人工晶状体材料n n记忆材料是由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙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双丙烯酸基酯、甲基丙烯酸羟基苯酚酯与乙二醇双丙烯酸酯交联聚合而形成的三维共价网状结构。酯交联聚合而形成的三维共价网状结构。n n此材料在低于此材料在低于2525环境下质硬，将其加温变软后环境下质硬，将其加温变软后卷曲、冷却，使其成硬性卷筒形状。手术中将硬卷曲、冷却，使其成硬性卷筒形状。手术中将硬性卷筒形状的人工晶状体通过小切口植入眼内，性卷筒形状的人工晶状体通过小切口植入眼内，经体温加热，其将依靠记忆经体温加热，其将依靠记忆 缓慢恢复初始形状。缓慢恢复初始形状。n n记忆材料为亲水性材料记忆材料为亲水性材料,可吸水可吸水20%,20%,屈光指数屈光指数1.471.47，耐高温、高压，有极好的生物相容性。，耐高温、高压，有极好的生物相容性。注塑式人工晶状体n n手术中通过小切口清除晶状体物质后，将能迅速聚合成有弹性的凝胶状态的生物材料注入完整晶状体囊袋内，当该材料凝固后，形成一种类似正常晶状体生理状态的人工晶状体。n n目前还未在临床应用。注入型人工晶状体n n1964年Kessler首次利用液态硅注入兔的晶状体囊袋内,得到了有弹性的人工晶状体,从而为人工晶状体的发展揭开了新的篇章。n n注入型人工晶状体在保持睫状肌、悬韧带和晶状体囊膜完整的条件下,在晶状体核与皮质后的囊袋内注入凝胶状态的人工晶状体材料。当材料固化后,通过睫状肌收缩引起晶状体囊膜形态的改变而获得与正常晶状体相同调节功能的晶状体。表面修饰的IOLn nIOL的材料不同，其在细胞黏附、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。n n通过表面修饰来改变IOL 的生物学性状，进一步提高其生物相容性已成为眼科界的一个焦点。肝素修饰的IOLn n肝素修饰的IOL是目前唯一已经商品化的IOL。它通过传统的化学方法，将肝素接枝在PMMA或亲水性丙烯酸酯材料表面,使IOL表面的亲水性提高。n n体外、体内实验及临床观察均已证实,肝素化的IOL较单纯的IOL的生物相容性好。IOL 的材料的改性方法n n化学改性法n n等离子体法n n表面修饰法n n物理改性法化学改性法的原理n n通过共聚、接枝等方法来改变材料的组成，从而获得具有良好细胞亲和性的表面。MPC修饰IOLn n2-甲基丙烯酰氧乙基-2-三甲氨乙基磷酸酯(MPC)n n亲水性的表面有利于细胞黏附生长，疏水性表面则更易吸附蛋白，蛋白的吸附是影响血液相容性的重要方面，故使材料表面亲疏水性达到平衡也是提高生物相容性的重要方法。MPC修饰IOLn nMPC 对人工晶体进行表面修饰不仅可使晶体表面产生亲水环境，而且较其他聚合物修饰更能抑制血清蛋白的表面黏附。n nOkajima 等通过对软性疏水性丙烯酸酯IOL表面进行MPC 聚合物修饰，发现修饰表面不仅可抑制体外培养的巨噬细胞的黏附，而且可抑制LECs的黏附与增殖，从而提高了丙烯酸酯IOL的生物相容性。MPC修饰IOLn n细菌与纤维母细胞在细菌与纤维母细胞在IOLIOL表面的黏附往往是细胞表面的黏附往往是细胞表达与增生的最初阶段。表达与增生的最初阶段。n nShigeta Shigeta 证实，证实，MPC MPC 修饰修饰IOLIOL可有效抑制细菌与纤可有效抑制细菌与纤维母细胞的黏附，故维母细胞的黏附，故MPC MPC 修饰可为降低修饰可为降低IOLIOL植入植入术中眼内炎发生风险提供了一种有效的手段。术中眼内炎发生风险提供了一种有效的手段。n n姚克通过姚克通过MPC MPC 修饰，使硅凝胶修饰，使硅凝胶IOL IOL 表面呈永久亲表面呈永久亲水性，致使血小板、巨噬细胞和水性，致使血小板、巨噬细胞和LECsLECs在在IOLIOL表面表面的黏附明显受抑，说明硅凝胶的黏附明显受抑，说明硅凝胶IOLIOL修饰后，其表修饰后，其表面生物相容性得以增强。面生物相容性得以增强。MPC修饰IOLn n2.2.4-磷脂修饰IOL-磷脂单体MPC 是目前国内外公认的生物相容性最佳材料，它有不吸附蛋白、不黏附细胞、不激活细胞的特性。n n黄晓丹采用低温等离子体表面改性方法将MPC 接枝于硅凝胶软性IOL 前表面,研制出一种前表面亲水后表面疏水的新型IOL。实验证实这种新型IOL有亲水和疏水两种IOL 的优点。-烯丙基葡糖苷修饰IOLn n为了提高IOL 的生物相容性，降低表面细胞的黏附性，曲超采用等离子体引发聚合方法，在PMMA IOL 表面“在位聚合”修饰一层-烯丙基葡糖苷。n n静态接触角、电子能谱分析、光学和力学指标及体外细胞黏附性测试等结果表明，等离子体引发聚合所制备的-烯丙基葡糖苷表面修饰的IOL 光学、力学指标均达到产品标准；经表面修饰的IOL 亲水性提高，巨噬细胞的黏附性降低，具有更好的生物相容性。低温等离子体改性法n n是利用等离子技术，使材料表面引入不同基团，从而使材料具有细胞识别位。氟-肝素修饰IOL n n肝素为一种聚胺聚糖，带多量负电荷，亲水性强；氟离子肝素为一种聚胺聚糖，带多量负电荷，亲水性强；氟离子可增加可增加IOL IOL 表面的接触角，降低其表面能，使表面的接触角，降低其表面能，使IOL IOL 表面疏表面疏水。水。n n袁佳琴采用载能离子束联合低温等离子体技术对袁佳琴采用载能离子束联合低温等离子体技术对PMMA PMMA IOLs IOLs 表面进行氟离子与肝素双重表面修饰，使表面进行氟离子与肝素双重表面修饰，使IOL IOL 表面同表面同时具备肝素修饰和氟离子处理的特点，亲水性和疏水性处时具备肝素修饰和氟离子处理的特点，亲水性和疏水性处于平衡状态，出现亲疏水基团的微相分离结构。于平衡状态，出现亲疏水基团的微相分离结构。n n将氟将氟-肝素表面修饰的肝素表面修饰的PMMA IOL PMMA IOL 在体外通过细胞黏附、在体外通过细胞黏附、细胞生长实验；体内实验进行兔眼、猕猴眼内植入，进行细胞生长实验；体内实验进行兔眼、猕猴眼内植入，进行相关的基础及体内研究。结果表明，氟相关的基础及体内研究。结果表明，氟-肝素表面修饰肝素表面修饰PMMA IOLs PMMA IOLs 能更效地防止细胞黏附等并发症。能更效地防止细胞黏附等并发症。钛修饰IOLn n王桂琴采用低温等离子体联合离子束技术对硅凝胶IOL 表面进行钛及氮化钛表面修饰，经钛修饰的IOL 的接触角明显比未修饰硅凝胶IOL小，表面亲水性增加，不易产生静电，对细胞、病毒、杂物的黏着性下降同时提高了对紫外光的吸收能力。n n兔眼内植入实验显示，修饰IOL引起后囊混浊的程度轻于未修饰IOL，说明经表面修饰后，硅凝胶IOL 其表面的黏附性能改善，IOL 表面的异物反应减轻，提高了IOL 的生物相容性。碳、钛修饰IOLn nYuan 通过使PMMA IOL 表面更加疏水的表面改性方法，对PMMA 进行碳、钛表面修饰，经过1 年的动物体内观察，证实能减少前房的炎性细胞和纤维渗出。表面修饰法n n通过在材料表面固定一些贴壁因子、生长因子而提高材料的生物相容性。n n活性氧修饰IOLn n气浆修饰IOLn n纤维结合素修饰IOL活性氧修饰IOLn n血浆化处理以及紫外线、臭氧表面修饰，均为亲水化法，血浆化处理以及紫外线、臭氧表面修饰，均为亲水化法，可增强表面黏着力。可增强表面黏着力。n nAcrySof IOL AcrySof IOL 表面有血浆蚀刻，具有较低的表面有血浆蚀刻，具有较低的PCOPCO发生率。发生率。n n材料表面的化学结构也有重要影响：引入胺基、酰胺基、材料表面的化学结构也有重要影响：引入胺基、酰胺基、羟基、羧基、磺酸基等基团有利于细胞的黏附和生长。羟基、羧基、磺酸基等基团有利于细胞的黏附和生长。n n松岛分别对疏水性丙烯酸酯松岛分别对疏水性丙烯酸酯IOL IOL 表面进行紫外线和臭氧的表面进行紫外线和臭氧的活性氧修饰以及氩血浆照射，用电子分光镜进行表面功能活性氧修饰以及氩血浆照射，用电子分光镜进行表面功能团检测，结果表明修饰后晶体表面氮含量、羟基及羧基等团检测，结果表明修饰后晶体表面氮含量、羟基及羧基等功能团均增多；且处理组晶体表面纤维结合蛋白与晶体上功能团均增多；且处理组晶体表面纤维结合蛋白与晶体上皮细胞的黏附性均增加，可预防皮细胞的黏附性均增加，可预防PCOPCO的发生。的发生。气浆修饰IOLn n一种材料对于细胞的表面黏着可通过表面接触角一种材料对于细胞的表面黏着可通过表面接触角来评价。接触角的测定可估计材料的亲疏水性。来评价。接触角的测定可估计材料的亲疏水性。亲水的亲水的IOL IOL 对硅油的黏附最少，硅凝胶对其黏附对硅油的黏附最少，硅凝胶对其黏附最大。水凝胶对细菌黏附最少，硅凝胶则最多。最大。水凝胶对细菌黏附最少，硅凝胶则最多。n nYuen Yuen 对对PMMAPMMA、硅凝胶及疏水性丙烯酯、硅凝胶及疏水性丙烯酯IOLIOL进行进行气浆修饰，经测定其表面动态接触角均增加，明气浆修饰，经测定其表面动态接触角均增加，明显提高了晶体表面的亲水性，发现未处理组晶体显提高了晶体表面的亲水性，发现未处理组晶体表面的牛眼晶体上皮细胞形态呈成纤维细胞样，表面的牛眼晶体上皮细胞形态呈成纤维细胞样，而修饰组晶体可使黏附的牛而修饰组晶体可使黏附的牛LECsLECs保持其正常的上保持其正常的上皮形态，故可望通过进行皮形态，故可望通过进行IOLIOL修饰后控制修饰后控制LECsLECs的的生长来降低生长来降低PCOPCO的发生率。的发生率。纤维结合素修饰IOLn nCooke Cooke 等研究发现等研究发现,将人眼将人眼LECsLECs分别黏附于硅凝胶、分别黏附于硅凝胶、PMMA PMMA 及丙烯酸酯及丙烯酸酯3 3 种种IOLIOL时时,丙烯酸酯晶体表面丙烯酸酯晶体表面的黏附量最多。的黏附量最多。n n而对上述而对上述3 3 种晶体进行纤维结合素修饰后，则人种晶体进行纤维结合素修饰后，则人眼眼LECsLECs在这在这3 3 种种IOLIOL表面的黏附量均显著增加，且表面的黏附量均显著增加，且三者间无差别。三者间无差别。n n若能通过修饰改善若能通过修饰改善LECsLECs在不同在不同IOL IOL 生物材料表面生物材料表面的黏附特性，则可能最终促进的黏附特性，则可能最终促进IOL IOL 对晶体囊膜的对晶体囊膜的黏附，从而降低后发障的发生率。黏附，从而降低后发障的发生率。物理改性法n n采用粉碎、摩擦等方法，利用机械应力对材料进行表面激活，改变其表面的晶体结构，使分子晶格发生位移、内能增大等，以对其进行表面改性。人工晶体表面抛光n n山川通过对山川通过对PMMA PMMA 人工晶体光学面进行抛光，使人工晶体光学面进行抛光，使人工晶体获得不同程度的表面糙度值，结果表明人工晶体获得不同程度的表面糙度值，结果表明人工晶体光学部表面糙度值越低，所黏附的炎性人工晶体光学部表面糙度值越低，所黏附的炎性细胞越少，人工晶体的生物相容性得以提高，有细胞越少，人工晶体的生物相容性得以提高，有可能降低实验性变应性色素层炎的发生率。可能降低实验性变应性色素层炎的发生率。n n田中亦对丙烯酸酯田中亦对丙烯酸酯IOL IOL 中央光学部进行抛光使其中央光学部进行抛光使其表面糙度下降表面糙度下降,研究结果显示研究结果显示IOL IOL 光学部表面糙度光学部表面糙度值越低，细胞黏附数越少，从而可避免眼内炎的值越低，细胞黏附数越少，从而可避免眼内炎的发生。发生。改进人工晶体表面设计n n材料表面的构型与形状对于材料与细胞的相互作用开辟了新的研究领域。n n方形边缘的IOL是预防后囊混浊的有效设计，人工晶体光学部设计成方形边缘可在IOL 与后囊膜之间形成一种间断性的弯管,使得晶状体与后囊间紧密贴附，达到接触抑制的作用，阻止晶状体上皮细胞由周边囊膜向视轴中心生长，从而降低了PCO。IOL袢的设计n n襻的材料主要包括襻的材料主要包括PMMAPMMA、PVDFPVDF及丙烯酸酯。及丙烯酸酯。n nPMMAPMMA是襻最常用的材料，是襻最常用的材料，MA6OBM MA6OBM 及及Sensar Sensar AR40eAR40e的襻均为的襻均为PMMAPMMA；CeeOn 911ACeeOn 911A的襻为的襻为PVDFPVDF材料；近年来丙烯酸酯也可作为襻的材料，一片材料；近年来丙烯酸酯也可作为襻的材料，一片式丙烯酸酯式丙烯酸酯IOL SA60ATIOL SA60AT的襻即是代表。的襻即是代表。n n理想理想IOLIOL的襻应该具有足够的柔韧性而易于植入，的襻应该具有足够的柔韧性而易于植入，并能随囊袋形状调节，无论在植入过程中还是在并能随囊袋形状调节，无论在植入过程中还是在术后都能避免对眼组织的破坏。术后都能避免对眼组织的破坏。n n还应能抗拒一定的外部压力，例如由于囊袋纤维还应能抗拒一定的外部压力，例如由于囊袋纤维化而带来的收缩力化而带来的收缩力”。这样就必然要求襻的材料具。这样就必然要求襻的材料具有良好的韧性和弹性有良好的韧性和弹性.有晶状体眼前房型IOLn nAcrysof前房角支撑型有晶体眼人工晶状体，由美国Alcon公司生产，可折叠，应用推助器，通过切口即可植入前房。n n其在前房内距离角膜内皮的距离为2.0mm，离自然晶状体前囊膜的距离为0.7mm，对角膜内皮的影响比较小。有晶状体眼的虹膜固定型IOLn n美国AMO公司生产的Verisyse虹膜固定型人工晶状体，以PMMA为制作材料，通过两断端像蟹爪一样的结构将虹膜夹住，两个固定点均位于虹膜的中周部。n n其光学面与角膜内皮细胞之间的距离较其他房角支撑型的人工晶状体要大，所以对保护角膜内皮细胞起着重要作用。有晶状体眼的后房型IOLn n这类后房型人工晶状体用于有晶状体眼内，矫正高度近视眼，也可矫正远视眼，植入于晶状体的前面和虹膜的后面，为板状人工晶状体，四个角支撑在睫状沟之间。n n由于光学面于支撑角之间形成拱形，所以它不会贴住晶状体前囊，也不会与虹膜发生摩擦，是一个非常合适的位置，被固定在后房内。Bigbag人工晶状体n n设计特点：设计特点：前凹后凸的光学面设计；前凹后凸的光学面设计；光学直光学直径为径为6.5mm6.5mm，是目前人工晶状体市场上光学面最，是目前人工晶状体市场上光学面最大的大的IOLIOL；晶状体襻与光学部成晶状体襻与光学部成1212夹角夹角;3 3个个8080的耳形大襻，间隔的耳形大襻，间隔120120的有孔耳形襻。的有孔耳形襻。n n优势：优势：后推力维持玻璃体形状并起后推作用，后推力维持玻璃体形状并起后推作用，降低由于玻璃体脱出引起网脱的风险；降低由于玻璃体脱出引起网脱的风险；消除了消除了光学部后表面和后囊膜间的缝隙，阻止晶体上皮光学部后表面和后囊膜间的缝隙，阻止晶体上皮细胞迁移，降低细胞迁移，降低PCOPCO发生率，推迟进行发生率，推迟进行YAGYAG激光激光后囊切开的时间；后囊切开的时间；更大的晶体襻保证晶体的稳更大的晶体襻保证晶体的稳定性和居中性定性和居中性;三襻保证进行联合超乳和玻切术三襻保证进行联合超乳和玻切术时晶体仍稳定居于囊内。时晶体仍稳定居于囊内。人工晶体表面的细菌粘附n细菌粘附带入眼内，导致感染性眼内炎的发生。n细菌谱：表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌等是常见致病菌，其中以表葡菌最多见,n约占所有细菌数量的72%，绿脓杆菌(pseudomonas aerugenosa)感染性眼内炎也屡见报道。n为了预防和减少术后眼内炎的发生,需对不同人工晶体材料表面细菌的粘附特性进行研究。表葡菌在水凝胶和PMMAnNg 等对表葡菌在水凝胶和PMMA 人工晶体表面粘附情况的研究表明，在水凝胶人工晶体表面粘附的细菌数量仅为PMMA 人工晶体的1/20，即水凝胶细菌黏附少于PMMA 人工晶体。Burillon 等人对比了聚甲基丙烯酸甲酯、硅凝胶、亲水性丙烯酸酯、水凝胶等四种人工晶体对表葡菌的黏附，结果表明水凝胶的黏附最少，而硅凝胶最多。nBurillon 等认为细菌的黏附取决于人工晶体表面的亲水性，亲水性好的人工晶体细菌黏附少。nGarcia 认为硅凝胶的细菌黏附多于聚甲基丙烯酸甲酯和水凝胶是由于硅凝胶的疏水性和黏性。谢谢！