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目的:
探讨脱细胞结膜基质的制备方法;评价以脱细胞结膜基质为支架构建组织工程角膜上皮的可行性及观察其治疗角膜缘干细胞缺乏症的效果。
方法:
1.脱细胞结膜基质的制备
37℃条件下,猪球结膜用0.1%SDS作用不同时间进行脱细胞处理,根据HE染色结果筛选出最佳的脱细胞条件。用该方法处理的结膜在超净台内通风干燥,γ-射线消毒后制备成脱细胞结膜基质。
2.脱细胞结膜基质的相关检测
检测脱细胞结膜基质的透光率、厚度、弹性、微生物、抗原性、稳定性、生物相容性及超微结构;倒置显微镜观察,HE、台盼蓝-茜素红、免疫荧光染色对以其为支架接种的角膜上皮细胞的生长情况、活性及性质进行检测;透射电镜观察角膜上皮细胞间及上皮与支架间的连接情况,评价以脱细胞结膜基质为支架构建组织工程角膜上皮的可行性。
3.脱细胞结膜基质为支架构建兔组织工程角膜上皮的应用
(1)兔角膜缘干细胞缺乏动物模型的建立与评价
用切除角膜缘干细胞组织联合角膜上皮化学烧伤的方法建立,并通过潘志强的角膜上皮评分方法及印迹细胞学检查结果来评价动物模型。
(2)兔组织工程角膜上皮的构建
培养兔原代角膜上皮细胞,并用流式细胞技术对其中的干细胞进行检测;将荧光染料CM-DiI标记的种子细胞接种到支架上进行培养。
(3)兔组织工程角膜上皮的移植
15只角膜缘干细胞缺乏兔随机分成3组,每组5只。A组:移植以脱细胞结膜基质为支架构建的组织工程角膜上皮;B组:移植以去上皮羊膜为支架构建的组织工程角膜上皮;C组:移植脱细胞结膜基质。术后在裂隙灯显微镜下观察各组角膜混浊及新生血管情况;A组和B组行角膜荧光显微镜、印迹细胞学检查、HE染色,观察组织工程角膜上皮治疗兔角膜缘干细胞缺乏症的效果。
结果:
1.0.1%SDS作用12h可将球结膜中的细胞完全脱除,且对胶原影响小。
2.脱细胞结膜基质的透光率、弹性、稳定性及生物相容性良好,厚度为52.6±4.8μm,无细菌及真菌生长,无抗原性,其胶原纤维排列较紧密、规整、无细胞成分。脱细胞结膜基质上培养的HCECs与同一培养皿中的细胞形态和密度相同、活性良好且保持上皮细胞的性质;上皮细胞之间、细胞与脱细胞结膜基质之间存在紧密连接,上皮可形成多层。
3.动物模型建立1月后,20只兔中有18只角膜混浊在2分及以上,角膜新生血管在3分及以上,角膜上皮印迹细胞学检查显示有PAS染色阳性的杯状细胞,为构建成功的角膜缘干细胞缺乏动物模型。
4.培养的兔原代角膜上皮细胞中P63所占比例为14.6%; CM-DiI标记的种子细胞在脱细胞结膜基质支架上形成多层,兔组织工程角膜上皮构建成功。
5.组织工程角膜上皮移植术后7d,各组角膜混浊及新生血管与术前相当;术后14d,A组和B组角膜混浊及新生血管较术前稍好转,而C组角膜新生血管较术前有所增加;术后30d,A组角膜恢复透明,新生血管明显减少,B组角膜透明度及新生血管较术前好转,而C组较术前稍差。术后7d,荧光显微镜观察发现A组和B组角膜周边部有较多种子细胞,中央部仅有数个细胞;HE染色显示A组角膜上皮开始修复,而B组未开始修复。术后1月,荧光显微镜观察发现A组角膜周边部和中央部均有较多种子细胞,而B组周边部种子细胞减少,中央部细胞同前;HE染色及印迹细胞学检查显示A组角膜上皮完全修复,而B组仍异常。
结论:
1.SDS脱细胞处理,通风干燥,γ-射线消毒是一种良好的脱细胞结膜基质的制备方法。
2.脱细胞结膜基质可以作为一种良好的组织工程角膜上皮支架。
3.脱细胞结膜基质为支架构建的组织工程角膜上皮移植对角膜缘干细胞缺乏症有明显的治疗作用。