第一部分表面磷脂MPC修饰的硅凝胶人工晶状体的研制及生物学检测【目的】通过先进的表面改性技术将亲水性材料接枝在疏水性硅凝胶人工晶状体(intraocular lens,IOL)表面,从而改变硅凝胶IOL的表面性状,提高表面亲水性,减少表面炎症细胞、细菌及硅油粘附,进而提高其生物相容性,减少术后并发症,拓宽其临床应用范围。【方法】采用低温等离子体表面改性的方法将2-甲基丙烯酰氧乙基-2′-三甲氨乙基磷酸酯(MPC)接枝聚合于硅凝胶IOL前表面。静态接触角检测表面亲水性,X—射线光电子能谱(XPS)进行表面元素分析,扫描电镜观测其表面形态,血小板表面粘附实验观察血小板在其表面的粘附和激活情况,巨噬细胞和晶状体上皮细胞表面粘附培养实验观察细胞粘附和形态变化,进行表皮葡萄球菌粘附实验计数其表面细菌粘附量并用扫描电镜观察表面细菌生物膜形成状况,进行表面硅油粘附实验并软件分析硅油粘附面积。【结果】表面元素分析证实磷脂MPC成功接枝于硅凝胶IOL表面。接触角检测显示表面磷脂MPC改性后的IOL能保持长期亲水性。血小板粘附实验显示表面改性后的IOL能明显减少血小板粘附。巨噬细胞、晶状体上皮细胞培养及粘附实验结果表明表面MPC修饰能减少上述细胞的粘附(P＜0.05),且细胞不发生激活变形。表面葡萄球菌粘附实验显示MPC表面修饰能减少葡萄球菌粘附(P＜0.05)和抑制细菌表面膜形成。硅油粘附实验证实硅凝胶IOL有很强的硅油粘附性,表面MPC改性后能明显减少硅油粘附面积(P＜0.05),且表面粘附的硅油易于除去。【结论】研究结果提示硅凝胶IOL表面磷脂MPC改性能提高其亲水性,减少表面炎症细胞、细菌粘附,减少表面硅油粘附,从而能减少硅凝胶IOL植入眼内后的术后并发症,并可应用于需要填充硅油的玻璃体—视网膜病变眼及其高危眼,从而拓宽其临床应用范围。第二部分前表面亲水后表面疏水的前表面磷脂MPC修饰的新型硅凝胶人工晶状体的研制及体内生物相容性研究【目的】在对各类不同亲疏水性IOL材料的优缺点及生物相容性研究的基础上提出一种前表面亲水后表面疏水的新型IOL的设计,通过前表面磷脂MPC接枝提高硅凝胶IOL前表面的亲水性以减少术后炎症反应,保持硅凝胶IOL后表面疏水特性抑制后囊膜混浊(posterior capsule opacification,PCO),从而减轻术后与前、后表面相关的并发症。【方法】本实验采用低温等离子体表面改性的方法将MPC接枝聚合于硅凝胶IOL前表面。用接触角进行其前后表面亲疏水特性分析;用国家标准进行IOL光学、力学性能检测。将36只比利时色素兔分成3组,行超声乳化术后各组12兔眼分别植入新型IOL、疏水性硅凝胶IOL、亲水性水凝胶IOL。于术后第1、3、7、30、60、90天行裂隙灯观察前房炎症反应、虹膜后粘连、IOL位置等眼前段情况;激光闪辉细胞检测仪测定前房闪辉值;散瞳后用裂隙灯显微镜红光后照法拍下后囊膜混浊照片并存档后用EPCO后发障分析软件进行PCO程度及面积分级评分。于术后3月处死兔子,眼球福尔马林固定后用Miyake-Apple后照法观察后发障并进行评分;取出IOL行表面Giemsa染色细胞计数和扫描电镜观察:将眼球行石蜡包埋切片后行HE染色、PAS染色、Masson’s染色观察后囊膜组织增生情况及与周围组织关系;免疫组化观察collagenⅠ、collagenⅢ、fibronection和α-SMA在囊袋中表达情况;透射电镜超微结构分析囊膜中细胞与胞外基质的增殖状况。【结果】接触角检测显示前表面磷脂修饰的硅凝胶IOL具有前表面亲水后表面疏水的特性;光学、力学检测证实IOL光焦度、像质、光谱透过率、动态抗疲劳强度符合国家标准。裂隙灯观察到硅凝胶IOL2眼发生IOL夹持及虹膜后粘连,水凝胶IOL一眼发生IOL夹持,新型IOL眼前段无明显炎症反应。三组在各个测量时间点的前房闪辉值在统计学上无显著性差异(P＞0.05)。EPCO后发障统计分析及Miyake后照法均显示水凝胶IOL组的后发障评分高于新型MPC IOL组和硅凝胶IOL组(P＜0.05),新型MPC IOL和硅凝胶IOL两组后发障评分在统计学上无显著性差异(P＞0.05)。IOL表面细胞计数显示硅凝胶IOL表面平均细胞级高于MPC修饰的新型IOL和水凝胶IOL,三组IOL表面粘附的细胞数在统计学上有显著性差异(P＜0.05)。组织病理、免疫组化、透射电镜结果均显示硅凝胶IOL及新型MPC IOL的后表面能抑制晶状体上皮细胞由IOL光学周边部向中央部的增殖移行,而水凝胶IOL支持晶状体上皮细胞及胞外基质在后囊膜及IOL后表面之间的增殖从而形成后发障。【结论】这种新型的MPC前表面修饰的硅凝胶IOL具有亲水性的前表面和疏水性的后表面,具有亲水和疏水两种IOL的优点,而避免了二者的弊端。前表面亲水后表面疏水的新型IOL能减少前表面的炎症反应,抑制后发障的发展,从而能减轻术后与前后表面相关的并发症,有很好的葡萄膜相容性和囊膜相容性。