角膜是眼睛最外层的透明组织,容易受到损伤而进一步发展成角膜病,角膜病已成为我国的第二大类致盲性角膜疾病。目前,角膜移植术是治疗角膜盲的金标准,然而全世界角膜供体的稀缺是影响手术治疗的最大障碍,且移植术后的免疫排斥问题也不可忽视。因此,迫切需要寻找到角膜再生修复替代材料并解决术后免疫排斥问题。胶原作为天然角膜细胞外基质的主要成分,在角膜再生修复方面应用广泛。然而胶原力学性能差(不耐手术缝合)的缺点限制了其在生物医学领域的应用。纤维素纳米晶具有优异的力学性能和较好的生物相容性,将纤维素纳米晶复合到胶原中可得到具有良好力学性能和生物相容性的胶原基复合材料。间充质干细胞是一类具有多向分化潜能的成体干细胞,能促进组织修复和抗免疫排斥反应,在再生医学领域受到了极大的关注,在角膜损伤治疗方面也有广泛的研究。因此,本论文拟将复合改性胶原膜及间充质干细胞用于角膜损伤后的再生修复。本研究以牛跟腱I型胶原作为基础材料,通过向胶原溶液中加入不同质量的纤维素纳米晶的水分散液得到不同质量比的胶原基纤维素纳米晶复合膜,其质量比分别为0wt%,1 wt%,3 wt%,5 wt%,7 wt%和10 wt%。对不同质量比的胶原基纤维素纳米晶复合膜进行理化性能和体外细胞实验研究,结果表明:纤维素纳米晶的加入能够有效增强胶原膜的力学强度,与纯胶原膜相比,10 wt%CNCs的拉伸强度和弹性模量分别增加了3.5和2.7倍;且纤维素纳米晶的加入不会对胶原膜本身的溶胀性能和透光性能产生影响,但复合膜的降解速率加快,而7 wt%CNCs与纯胶原膜降解速率相似;体外细胞实验表明,兔角膜上皮细胞和角膜基质细胞在胶原基纤维素纳米晶复合膜上具有良好的粘附形态和细胞增殖,表明胶原基复合膜具有良好的生物相容性;体外细胞划痕实验和TGF-β1诱导下角膜基质细胞向肌成纤维细胞分化实验显示,7 wt%CNCs能显著加快划痕的愈合以及抑制角膜基质细胞向肌成纤维细胞的分化。因此,7 wt%CNCs各方面性能较好,能够满足角膜修复的需要,在角膜再生修复方面具有潜在的应用价值。另外,本研究采用全骨髓贴壁法提取了兔骨髓间充质干细胞,通过体外培养鉴定和共培养研究骨髓间充质干细胞向角膜上皮样细胞的分化以及在TGF-β1诱导下对角膜基质细胞向肌成纤维细胞分化的抑制作用,接下来将移植COL-GA和注射BMSCs用于角膜机械损伤修复的研究,结果表明:本研究提取的细胞经鉴定为BMSCs;与角膜基质细胞共培养的环境中,BMSCs向角膜上皮样细胞分化,而在TGF-β1诱导条件下,与BMSCs共培养的角膜基质细胞向肌成纤维细胞的分化行为被有效抑制;体内动物实验结果表明BMSCs能够在一定程度上抑制角膜基质的纤维化,移植COL-GA能够加快并短时间内维持完全的在上皮化过程,移植COL-GA和注射BMSCs联合使用可一直维持完全再上皮化。综上,本论文基于胶原材料力学性能差以及角膜损伤后基质纤维化的问题,通过引入不同含量的纤维素纳米晶成功制了力学性能较好的胶原基纤维素纳米晶复合膜,研究胶原基纤维素纳米晶复合膜的理化性能和生物学性能,提取并鉴定兔骨髓间充质干细胞,研究骨髓间充质干细胞多向分化和抗纤维化的潜能,最后将戊二醛熏蒸的纯胶原膜与间充质干细胞注射联合用于角膜损伤后的修复,为角膜再生修复研究提供理论参考,对角膜再生修复替代材料和角膜干细胞注射治疗的发展具有重要的参考价值。