治疗眼科疾病用可降解胶原角膜组织工程支架的制备及性能研究

治疗眼科疾病用可降解胶原角膜组织工程支架的制备及性能研究

程丽丽

庆安县人民医院眼科黑龙江庆安152400

摘要：在我国，眼科角膜病变已成为了目前第二大致盲眼病，仅仅我省的角膜盲患者共有约30万人（约有40万单眼），绝大多数角膜病变的患者可以通过眼角膜移植恢复视力，目前我省每年此项手术约为200例。主要是受到供体提供者及相关配套设施的限制。而可降解胶原角膜组织工程支架工程组织技术为治疗角膜提供了新的方向。角膜技术的发展为患者角膜的修复与重建展现了一种新的途径，具有良好的成膜性的同时具有可降解性的天然材料是用于此项技术不可缺少的必要条件。壳聚糖不但符合其主要条件的要求，还在细胞可识别情况下具有良好的透光性、良好的成膜性符合人眼角膜的特殊性要求。

关键词：治疗；眼科；疾病；降解；角膜；工程；支架

壳聚糖是甲壳素脱乙酰化反应后得到的一种天然高分子化合物，是自然界中数量仅次于纤维素的第二大生物资源。细胞良好的吸附性是手术用材料的主要要求之一，同时具有透光性和成膜性是角膜特殊性要求的主要目标。壳聚糖在人工皮肤移植手术、骨组织工程支架替换式手术等医学领域有着非常好的前景。本文主要研究用生物工程手段将壳聚糖与胶原蛋白进行科学复合，制备出了不同比例的壳聚糖-胶原共混膜支架，从人眼角膜功能及结构仿生的角度，对壳聚糖-胶原复合膜（以下简称复合膜）的性能进行了探讨。

1.壳聚糖材料

1.1制取与操作方法

将壳聚糖溶于1%的复合性乙酸溶液中调配成壳聚糖-乙酸溶液。再分别与胶原含量为20%、35%、40%、50%的胶原水溶液混合，经过充分搅拌并用沉积法去除气泡，经过实验性风干取膜备用。

1.2壳聚糖复合膜的结晶性分析

分别取2.5cm×2.2cm壳聚糖-胶原膜用射线衍射分析仪分析并记录其衍射图谱连续扫描，确定壳聚糖复合膜的结晶性。

1.3壳聚糖复合膜透光率的测定

透光性和成膜性是角膜特殊性要求的主要目标，主要测定选取2cm×2.5cm壳聚糖复合膜离子水中浸泡24h，固定于比色皿外表面用分光光度计在330～800nm波长范围内测量复合膜的透光率。

1.4壳聚糖复合膜吸水率的测定

壳聚糖复合膜在离子水中浸泡24小时后，自然晾晒至表干并称重，再烘干至恒重后重新称重，进行吸水率计算。

2.结果与讨论

2.1壳聚糖复合膜的红外光谱分析

壳聚糖复合膜的光谱试验表明，特征性峰值峰形较弱。出现此种特性的主要原因是壳聚糖脱乙酰度比较高，相对的壳聚糖复合膜酰胺键含量比例不足；此种现象可以出现振动性吸收峰值的出现。壳聚糖膜中氨基变形振动吸收峰由于胶原的存在而消失，说明壳聚糖-胶原分子间可能形成了较为强劲的氢键。

2.2壳聚糖复合膜X射线衍射分析

在壳聚糖复合膜的衍射实验时出现有一个明显的衍射峰，壳聚糖膜的衍射峰出现在胶原中混入壳聚糖后。在加大胶原含量的同时衍射峰峰值逐渐增强，在壳聚糖复合膜中衍射峰强度不是按照复合比例简单叠加而产生峰值直接强化。此种现象说明壳聚糖与胶原分子间存在一定的强化作用，此种在X射线衍射分析一定程度上影响到了复合膜聚集态结构分子链间的紧密程度。

2.3壳聚糖复合膜的力学性能

壳聚糖复合膜的力学性能没有足够的拉伸强度与成膜性。通过力学试验表明，壳聚糖含量为40%时拉伸的力学性能较为其它含量的壳聚糖复合膜韧性强。调整壳聚糖含量能得到与人角膜力度一致的复合膜。

2.4壳聚糖复合膜的吸水率分析

壳聚糖复合膜的吸水率是一项重要的实验指标。但复合膜中的胶原含量会影响到其吸水率。壳聚糖复合膜对于吸水率在人角膜基质的含水量为72%～82%。通过控制壳聚糖复合膜中的胶原含量能够得到吸水率接近人体的复合膜，且不影响降解性。

2.5壳聚糖复合膜的微观形貌观察

对于壳聚糖复合膜的物理性特性的观察采用电镜进行观察。主要观察壳聚糖复合膜的表面及内部主要结构形式与人体角膜的区别。经过电镜扫描发现壳聚糖复合膜内表面有着均匀的表面且平整性能极好，没有分离现象的存在，这表明壳聚糖复合膜在宏观角度达到了替换人体角膜的可能。胶原体的内部有着良好的吸水性能，可以最大限度的保证吸水量，这与明水率分析相一致。

3.结论

壳聚糖是甲壳素脱乙酰化反应后得到的一种天然高分子化合物，是自然界中数量仅次于纤维素的第二大生物资源。细胞良好的吸附性是手术用材料的主要要求之一，同时具有透光性和成膜性是角膜特殊性要求的主要目标。壳聚糖在人工皮肤移植手术、骨组织工程支架替换式手术等医学领域有着非常好的前景。壳聚糖复合膜是一种经过人工将壳聚糖溶于1%的复合性乙酸溶液中调配成壳聚糖-乙酸溶液。再分别与胶原水溶液混合，经过充分搅拌并用沉积法去除气泡，经过实验性风干取膜形成的一种人工合成材料。通过壳聚糖复合膜表面及内部的红外光谱分析壳聚糖-胶原分子间可能形成了较为强劲的氢键；通过壳聚糖复合膜X射线衍射分析说明壳聚糖与胶原分子间存在一定的强化作用；通过壳聚糖复合膜的力学性能调整壳聚糖含量能得到与人角膜力度一致的复合膜。通过控制壳聚糖复合膜中的胶原含量能够得到吸水率接近人体的复合膜，且不影响降解性。壳聚糖复合膜在宏观角度达到了替换人体角膜的可能。胶原体的内部有着良好的吸水性能，可以最大限度的保证吸水量，这与明水率分析相一致。

参考文献：

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