【摘 要】
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角膜对视光学功能至关重要,然而作为眼组织外层屏障,角膜易受到物理、化学损伤或致病因子侵袭而引发角膜病,更甚者可导致失明。当前,角膜移植手术是治疗角膜盲最为有效的方法,然而供体角膜的严重短缺使众多角膜盲患者无法及时得到医治。胶原基材料因成分与天然角膜相似,具有良好的生物相容性和安全性,是十分具有应用优势的角膜修复材料。但胶原基材料仍面临力学强度不足的问题,这会导致材料移植到眼表后被缝线撕裂而过早降解
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角膜对视光学功能至关重要,然而作为眼组织外层屏障,角膜易受到物理、化学损伤或致病因子侵袭而引发角膜病,更甚者可导致失明。当前,角膜移植手术是治疗角膜盲最为有效的方法,然而供体角膜的严重短缺使众多角膜盲患者无法及时得到医治。胶原基材料因成分与天然角膜相似,具有良好的生物相容性和安全性,是十分具有应用优势的角膜修复材料。但胶原基材料仍面临力学强度不足的问题,这会导致材料移植到眼表后被缝线撕裂而过早降解。此外,角膜移植术后还常因为角膜上皮修复异常、微生物感染等引起术后并发症,影响修复效果与临床应用。因此,本研究采用可光交联的GelMA与胶原复合,以光交联GelMA网络为EDC/NHS交联胶原网络进一步提供有效的力学支撑,得到力学性能增强、足以耐手术缝合的双网络胶原-GelMA（CG）复合膜。此外,GelMA的添加对材料刚度具有调控作用,进一步协同GelMA主链上RGD序列的作用,可实现促进角膜上皮细胞在材料上的黏附与愈合。同时,本文首次将溶菌酶负载于胶原基材料上,获得具有抗菌功能的胶原-GelMA-溶菌酶（CGL）复合膜用于角膜再生修复。首先,将胶原与GelMA按质量比为6:1、4:1、2:1和1:1混合制备了一系列CG复合膜,探究了胶原/GelMA比例对材料理化性能及生物相容性（特别是力学性能与细胞黏附性能）的影响。结果表明:各比例CG复合膜的含水率、透光率均能达到与人角膜相似的水平;随着GelMA含量增加,复合膜力学性能显著提升,其中C4G1组的拉伸强度、弹性模量及缝线保持力比纯胶原膜分别提高了105.2%、118.4%及50.9%,可耐手术缝合;体外细胞实验表明RCECs在CG复合膜可良好增殖,并能够更好的黏附与迁移;进一步通过离心测定法获得了RCECs在复合膜上的相对黏附力大小,RCECs在C4G1复合膜上具有最大黏附力,为纯胶原膜的1.52倍;通过q PCR测试发现GelMA的添加显著刺激了RCECs中ITGA6和COL4A5的表达,在第三天时C4G1组中这两种基因的表达水平分别为纯胶原膜的2.74倍和9.98倍,表明GelMA对细胞黏附存在促进作用,利于术后再上皮化的稳定进展与角膜组织修复。各比例CG复合膜中C4G1组具有适宜的理化性能,力学强度有显著提升,并且在细胞黏附力以及促进黏附相关基因表达方面具有更明显的优势,因此优选该复合比例进行后续研究。接着,针对术后微生物感染的问题,本研究选用溶菌酶为抗菌剂负载于上述优选复合膜上制备了抗菌的CGL复合膜,探究了溶菌酶对复合膜性能尤其是抗菌性能的影响,结果表明:溶菌酶的加入对复合膜理化性能与生物相容性无显著影响,CGL复合膜同CG复合膜一样仍适用于角膜修复;溶菌酶释放实验发现体外释放4天后仍有30%的溶菌酶保留在膜中继续缓慢释出,可见CGL复合膜具有长期抵抗细菌感染的潜力;进一步进行抗菌实验验证了复合膜的抗菌性能,其早期对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀菌率分别达到了99%和97%,经过72 h的释放后的CGL复合膜对金黄色葡萄球菌的杀菌率仍可达到60%以上,表明CGL复合膜能够在角膜移植术后一段时间发挥抗菌功能,对修复效果起到保护作用。综上所述,本研究获得的这种胶原-GelMA-溶菌酶复合膜解决了不耐手术缝合的问题,有效促进了角膜上皮细胞黏附以保证术后能够稳定实现再上皮化,并且能够有效杀死细菌从而避免术后因细菌侵入造成的感染,是一种具有应用价值的角膜再生修复材料。
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