疏水性丙烯酸酯折叠式人工晶体的生物安全性

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.34.015

摘要/Abstract

摘要：

背景：在临床试验前，需对疏水性丙烯酸酯人工晶体以新西兰白兔作为植入对象进行生物学评价。

目的：观察新型疏水性丙烯酸酯折叠式人工晶体的生物安全性。

方法：取新西兰家兔12只，右侧眼做实验眼，植入沈阳百奥医疗器械有限公司研制疏水性丙烯酸酯折叠式人工晶体，左侧眼做对照眼，植入美国爱尔康公司的Acrysof IQ SN60WF人工晶体。

结果与结论：与对照眼相比，兔实验眼植入后各时间点角膜、前房、植入物位置、眼后节变化差异无显著性意义；且角膜和晶体囊袋无炎症反应，组织增生差异无显著性意义；人工晶体表面无巨噬细胞等炎症细胞，晶体表面、襻根部可见纤维组织。说明此款新材料与临床中已经广泛应用的产品无显著差别，即具有生物安全性。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 生物材料, 材料相容性, 疏水性丙烯酸酯, 人工晶体, 家兔, 长期植入, 组织相容性, 角膜, 前房, 晶状体

Abstract:

BACKGROUND: Hydrophobic acrylic foldable intraocular lens should be evaluated biologically with New Zealand rabbits as implant objects prior to clinical trial.
OBJECTIVE: To observe the biological safety of hydrophobic acrylic foldable intraocular lens.
METHODS: Twelve New Zealand rabbits were enrolled. The right eyes were implanted with self-developed hydrophobic acrylic foldable intraocular lens (Shenyang Baiao Medical Device Co., Ltd., China) as experimental group, and the left eyes were implanted with Acrysof IQ SN60WF (Alcon, USA) as control group.
RESULTS AND CONCLUSION: After implantation, there were no significant differences in the cornea, anterior chamber, implant position, posterior segment of eyeball between two groups. Tissue proliferation had no obviously difference between the two groups, and there were cornea and lens pouch inflammations. No macrophages and other inflammatory cells were visualized on the surface of intraocular lens, and fibrous tissues were found on the intraocular lens surface and in the haptics root. These findings suggest that the self-developed hydrophobic acrylic foldable intraocular lens has no difference from Acrysof IQ SN60WF widely used in clinic, and it has the biological safety.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

Key words: Lenses, Intraocular, Inflammation, Materials Testing

中图分类号:

R318

段晓杰，姜宝光，王召旭. 疏水性丙烯酸酯折叠式人工晶体的生物安全性[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(34): 5485-5490.

Duan Xiao-jie, Jiang Bao-guang, Wang Zhao-xu. Biological safety of hydrophobic acrylic foldable intraocular lens [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2015, 19(34): 5485-5490.

图/表（结果） 4

2.1 实验动物数量分析新西兰家兔20只中在植入2个月后由于腹泻死亡10只，其余进入结果分析。 2.2 大体观察结果植入后第1天由于超声乳化手术采用角巩膜缘主切口及超声在前房内释放能量的原因，家兔实验眼和对照眼均出现结膜充血及2至3级角膜水肿，术后1周症状消失。植入后第3天可见2级前房闪辉及前房细胞，说明存在活动性炎症。植入后7 d前房细胞消失，14 d前房闪辉完全消失，眼底未见新生血管。各时间点家兔实验眼和对照眼前房闪辉及前房细胞数量差异无显著性意义(P > 0.05；表1，2)。植入后30 d家兔实验眼和对照眼均出现粘连，随时间延长逐渐减轻，180 d时发生粘连的眼数明显减少，粘连面积也降低。实验眼和对照眼粘连情况差异无显著性意义 (P > 0.05；表3)。植入后第1天家兔实验眼和对照眼均都出现明显角膜水肿，以后有减轻的趋势，但直至180 d仍有40%实验眼及30%对照眼存在1级角膜水肿，原因有可能是由于超声乳化手术使用超声过强所致，但各时间点家兔实验眼和对照眼均的角膜水肿情况差异无显著性意义(P > 0.05；表4)。

2.3 组织学评价植入180 d后家兔实验眼和对照眼角膜和前房均未见异常；人工晶体襻均位于囊袋内，无人工晶体下移或发生夹持；晶体囊袋内纤维增殖，眼后节未见异常(表5；图1)。

对照眼角膜有轻微水肿，与裂隙灯观察结果一致。晶体囊袋增厚，纤维组织增生，人工晶体与组织间的支撑接触区无淋巴细胞浸润，晶体前、后囊下可见纤维增殖性改变。前房角、睫状体等组织未见异常。兔实验眼角膜水肿情况与对照眼相似(图2)。 2.4 人工晶体的生物相容性两组人工晶体材料均始终透明，人工晶体支撑部位均始终位于晶体囊袋内，裂隙灯检查未见襻。光镜下未见晶体表面有巨噬细胞等炎症细胞残留，晶体表面、襻根部可见纤维组织沉积。

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引言

材料方法

设计：随机对照动物实验。

时间及地点：实验于2014年12月在沈阳化工研究院安评中心完成。

材料：

动物：健康封闭群新西兰家兔20只，雌雄不限，兔龄3个月，体质量2.0-2.5 kg，由沈阳化工研究院安评中心提供，动物使用许可证：SYXK(辽)2012-0004。实验对动物的处理方法符合中华人民共和国科学技术部颁发的《关于善待实验动物的指导性意见》^[7]。

人工晶体：疏水性丙烯酸酯人工晶体由沈阳百奥医疗器械有限公司研制，度数为+18D至+20D(图1A)；对照人工晶体购自美国爱尔康公司，商品名：AcrysofIQ，产品型号SN60WF，度数为+18D至+20D(图1B)。两者技术参数见表1。

人工晶体植入使用的主要试剂及仪器：
试剂及仪器	来源
氧氟沙星滴眼液	沈阳圣元药业有限公司
托吡卡胺，盐酸去氧肾上腺素	北京双鹤现代医药技术有限责任公司
乳酸林格注射液	中国大冢制药有限公司
妥布霉素地塞米松眼膏	比利时Alcon Couvreur N. V.公司
甲基纤维素(商品名：优维素)	河南宇宙公司
透明质酸钠(商品名：爱维)	山东博士伦福瑞达制药有限公司
手术显微镜(型号OMS-800)，TOPCON高清眼前节照相仪，TOPCON裂隙灯显微镜(型号：SL-2G)	日本TOPCON公司
超声乳化仪(型号INFINITY)	美国ALCON公司
直接检眼镜	中国苏州六六视觉科技股份有限公司
Tono-PenXL接触式眼压计	美国敦力-施美德公司
光学倒置显微镜(型号： CKX41-A32RC)	日本奥林巴斯公司

方法：

植入前检查：眼裂隙灯显微镜检查兔眼前节外观，并进行非接触眼压测量。

人工晶体植入方法：植入前3 d常规眼内滴氧氟沙星滴眼液，4次/d，1滴/次，点双眼，预防感染。静脉注射3%戊巴比妥钠30 mg/kg，待家兔完全麻醉后，剪除兔眼睫毛与第三眼睑，常规眼内滴氧氟沙星滴眼液及复方托比卡安(10 mL∶托吡卡胺50 mg与盐酸去氧肾上腺素50 mg)，每 5 min一次，散瞳2次。动物麻醉后，安尔碘消毒术野，铺孔巾，先右眼后左眼，双眼一次完成手术，左眼为对照眼，植入AcrysofIQ人工晶体；右眼为实验眼，植入疏水性丙烯酸酯人工晶体。用开睑器打开眼睑，采用安尔碘冲洗结膜囊，以15°切刀自透明角膜缘11点位方向刺入前房，注入黏弹剂，然后用3.0 mm隧道刀自2点位角巩膜缘方向进入前房，注入黏弹剂(透明质酸钠)，进行连续环形撕囊(居中，直径4.0-5.0 mm)、超乳、注吸后按照编号植入不同的折叠型人工晶体，然后注吸眼内的残留黏弹剂，角膜缝合1针。给予常规庆大霉素2×10⁴U及地塞米松2.5 mg结膜下注射。涂用妥布霉素地塞米松眼膏，1次/d，连续2周。

植入后观察：于植入后第1天进行大体观察，第3，7，14，30，90及180天分别使用裂隙灯观察眼球变化：前房闪辉、前房细胞数量、虹膜粘连、角膜水肿等。

前房闪辉^[8]：0级：无丁达尔效应；1级：前方内丁达尔光束较为轻微；2级：前方内丁达尔光束达到中等程度；3级：丁达尔光束十分强烈。房水颜色呈白色，牛奶状。4级：丁达尔光束严重。纤维蛋白充满整个前房，使难于观察到晦暗的瞳孔。

前房细胞^[8]：0级：无细胞；1级：高倍视野下1-9个细胞；2级：微量，稀疏分散或是局部的细胞：高倍视野下10-20个细胞；3级：多量：分散和/或丛生细胞：高倍视野下20-30个细胞；4级：严重；高倍视野下大于30个细胞。在前方内整个或者大部分充满高密度细胞群，以及/或者在晶状体表面丛生/或者层叠高密度细胞群。

虹膜粘连^[9]：通过瞳孔区域受影响的百分比/程度进行定量，可分为4级。0级：虹膜无后粘连；1级：轻度后粘连，瞳孔区域受影响面积0%-25%；2级：中度后粘连，瞳孔区域受影响面积25%-50%；3级：重度，瞳孔区域受影响面积50%-75%；4级：瞳孔区域受影响面积75%-100%。

角膜水肿^[9]：0级为角膜透明无水肿；1级为角膜局限性薄雾状水肿，角膜内皮面光滑，虹膜纹理尚清晰可见；2级为角膜浅灰色水肿，角膜内皮面粗糙，虹膜纹理模糊；3级为角膜弥漫性灰白色水肿，角膜内皮面呈龟裂状，虹膜纹理视不清；4级为角膜乳白色水肿，眼内结构视不清。

吉姆萨染色：植入后180 d，过量麻醉处死动物，摘出眼球，取出囊袋内的人工晶体，经多聚甲醛固定后，石蜡包埋，5 μm切片，置于涂布多聚赖氨酸载玻片上，用新鲜配制的吉姆萨染液染10 min，用流水冲洗后封固，光学倒置显微镜下观察。

主要观察指标：人工晶体植入后眼的组织学变化。

统计学分析：使用SPSS软件17.0软件，等级资料进行采用秩和非参数检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

人工晶体作为一种生物材料，作为与人体眼部组织接触的植入器械，合理的生物学评价是非常有必要的。植入实验是医疗器械产品生物学评价的重要实验，也是后期临床实验的实验基础。植入眼内后会引起相应的组织病理变化。研究显示植入后1周表现为角膜水肿及前房渗出；睫状体内单核细胞、嗜中性粒细胞及淋巴细胞浸润，其间质内血管扩张、充血，表面有纤维素性渗出，是急性炎症的反应，植入后角膜水肿程度随着时间的延长而减轻^[10]。本实验中，2种人工晶体植入后第1天都出现明显角膜水肿，之后有减轻趋势，但直至180 d仍存在水肿现象，但二者对角膜水肿情况的影响差异无显著性意义，这说明可能水肿原因可能是由于手术因素造成的，而非人工晶体材料原因。植入后3 d实验眼与对照眼均出现了明显的前房细胞和前房闪辉，这说明植入后早期存在活动性炎症，常规给予抗炎对症治疗后，前房细胞和前房闪辉分别于植入后7 d和 14 d消失，与文献报道的兔眼植入后早期会出现较重的前房渗出相一致^[11]。植入后30 d两眼均出现了不同程度的虹膜后粘连，随时间延长逐渐减轻，180 d时发生粘连的眼数明显减少，粘连面积也降低，两眼粘连情况接近，推测早期的虹膜后粘连的可能与植入后早期炎症反应有关。植入后两眼均未出现房水闪辉、前房细胞及新生血管，说明2种植入物均具有良好的眼织相容性。晶状体囊膜混浊程度是衡量人工晶体植入后生物相容性的重要标准，反应了晶状体囊膜的生物相容性^[12]，包括前囊膜混浊与后囊膜混浊。晶状体上皮细胞的增殖与移行是晶体囊膜混浊形成的首要过程，尤其是晶状体赤道部的晶状体上皮细胞^[13]。植入后残留在前囊下的前部晶状体上皮细胞可形成前囊混浊。组织病理学显示前囊膜混浊源于晶状体上皮细胞的化生。研究报道，人工晶体植入囊袋后，与其接触部分的晶状体上皮细胞发生纤维增殖，导致人工晶体光学部的前囊膜增厚变白^[14-22]。撕囊口处的膜样增殖与晶状体上皮细胞的增生移行密切相关，形成的薄层细胞覆盖人工晶体光学部表面。撕囊直径也会影响前囊膜混浊的发展，直径越小，晶状体上皮细胞与前囊膜接触面积越大，从而更易产生前囊膜样增殖^[23-28]。兔眼晶体成球形，本实验中撕囊直径为4.0-5.0 mm，与人工晶体光学部接触相对较少，植入后眼裂隙灯观察中，两眼人工晶体材料均始终透明，未见明显前囊膜混浊。大量研究认为人工晶体的材料是后囊膜混浊发展的重要因素。Ursell等^[29]对不同材料植入后后囊膜混浊的严重程度进行了评估，发现PMMA(MC60BM，美国Alcon公司)为43.65%、聚丙烯酸酯(Acrysof MA60BM，美国Alcon公司)为11.75%、硅胶(LI41U IOLAB，美国Claremont公司)为33.5%，3年后分别为56%、10%和40%。其中疏水性丙烯酸酯的后囊膜混浊程度明显低于其他材料。人工晶体的形态设计也是影响后囊膜混浊发生率的另一重要因素^[30]。Sacu等^[31]观察不同边缘设计的人工晶体植入后后囊膜混浊情况，发现直角边缘设计可以有效阻止晶状体上皮细胞向人工晶体后表面移行。Ollerton等^[32]对直角边缘设计的人工晶体的光学部位进行改进，使其带有一定的倾斜角度，该款人工晶体植入兔眼后病理组织学结果表明该设计能明显阻止晶状体上皮细胞向光学中心的移行。本实验中2种材料均为疏水性丙烯酸酯，均为直角边缘设计，在植入后180 d眼裂隙灯观察中2组材料始终透明，且未见明显后囊膜混浊。目前白内障手术已经进入屈光手术阶段，人工晶体位置异常是白内障术后常见并发症之一，其发生率为7%-40%^[33]，主要表现为人工晶体的偏位与倾斜。最常见原因是囊袋-睫状沟固定导致的人工晶体襻不对称^[34-35]。目前，随着连续环形撕囊技术的普及，绝大多数人工晶体植入囊袋内，但囊袋内人工晶体仍可能会出现一定量的偏心与倾斜角度。本实验中，180 d内2组人工晶体支撑部位均始终位于晶体囊袋内，裂隙灯检查未见襻。植入后180 d处死动物，眼球解剖检查：人工晶体襻均位于囊袋内，无人工晶体下移或发生夹持，说明实验眼与对照眼均有较好的囊袋稳定性。综上，沈阳百奥研制的疏水性丙烯酸酯折叠式人工晶体和美国爱尔康公司的疏水性丙烯酸酯折叠式人工晶体在家兔眼长期植入实验中均显示了良好的组织相容性，为其在临床上的应用及推广提供了依据。中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程