京尼平改性牛心包眼巩膜生物补片的结构表征及性能评价

doi:10.12307/2022.451

中国组织工程研究 ›› 2022, Vol. 26 ›› Issue (34): 5430-5435.doi: 10.12307/2022.451

• 材料生物相容性 material biocompatibility • 上一篇下一篇

京尼平改性牛心包眼巩膜生物补片的结构表征及性能评价

柳小军1，李自红2，郭文远1，韩颖1，徐玉茵1，周静1，王君敏3

1河南省医疗器械检验所(国家药监局医用生物防护及植入器械质量评价重点实验室)，河南省郑州市 450000；2河南省纳普生物技术有限公司，河南省科学院，河南省郑州市 450000；3郑州大学，河南省郑州市 450000

收稿日期:2021-03-20 接受日期:2021-04-28 出版日期:2022-12-08 发布日期:2022-04-15
通讯作者: 王君敏，博士，讲师，郑州大学，河南省郑州市 450000
作者简介:柳小军，男，1984年生，河南省开封市人，汉族，2011年河南工业大学毕业，硕士，工程师，主要从事生物医用材料研究。
基金资助:
河南省科技攻关项目(202102310467)；项目负责人：柳小军

Structure characterization and performance evaluation of modified bovine pericardial scleral biological patch with genipin

Liu Xiaojun1, Li Zihong2, Guo Wenyuan1, Han Ying1, Xu Yuyin1, Zhou Jing1, Wang Junmin3

1Henan Institute of Medical Device Inspections (Key Laboratory for Quality Evaluation of Medical Protective and Implant Devices of National Medical Products Administration), Zhengzhou 450000, Henan Province, China; 2Henan Province Natural Product Biotechnology Co., Ltd., Henan Academy of Sciences, Zhengzhou 450000, Henan Province, China; 3Zhengzhou University, Zhengzhou 450000, Henan Province, China

Received:2021-03-20 Accepted:2021-04-28 Online:2022-12-08 Published:2022-04-15
Contact: Wang Junmin, PhD, Lecturer, Zhengzhou University, Zhengzhou 450000, Henan Province, China
About author:Liu Xiaojun, Master, Enpineer, Henan Institute of Medical Device Inspections (Key Laboratory for Quality Evaluation of Medical Protective and Implant Devices of National Medical Products Administration), Zhengzhou 450000, Henan Province, China
Supported by:
the Key Technologies R&D Program of Henan Province, No. 202102310467 (to LXJ)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
京尼平改性牛心包眼巩膜生物补片：是以新鲜牛心包为原料，经去除表面脂肪组织，采用脱细胞技术对其进行脱细胞处理，使其达到良好的脱细胞效果，然后采用扩孔和梳整工艺处理，再经过与生物交联剂京尼平进行交联改性过程而制得京尼平改性牛心包眼巩膜生物补片。
脱细胞：在组织工程学中，生物修补材料在制备过程中应用较为广泛的方法是脱细胞，它是采用物理、化学或生物的方法将同种异体或异种组织中的细胞裂解并洗脱，既能很好地保留组织支架成分，又能降低材料的免疫原性，并保持良好的机械性能。

背景：目前生物补片在眼后巩膜加固术中的应用受到广泛关注。眼巩膜生物补片的结构和性能直接关系到其植入机体后的成功与否，因而对其进行结构表征和性能评价至关重要。
目的：探讨京尼平改性牛心包眼巩膜生物补片的结构及性能。
方法：采用光学显微镜、扫描电镜、红外光谱仪和X射线衍射仪表征新鲜组、脱细胞组和京尼平改性组牛心包的形貌结构，通过测定力学性能、含水率和热稳定性等表征其理化指标，通过遗传毒性实验检测京尼平改性组牛心包的生物相容性。
结果与结论：①组织学与扫描电镜观察结果显示，脱细胞处理有效去除了材料中的细胞成分；脱细胞和京尼平改性处理后的胶原纤维结构保存完好有序，没有破坏胶原纤维的稳定结构；②红外光谱仪和X射线衍射仪表征结果显示，京尼平改性组牛心包胶原纤维结构中出现了更多的酰胺基团；新鲜组和脱细胞组牛心包的晶相不完整、结晶较差，京尼平改性组的结晶度有所提高；③京尼平改性组牛心包的拉伸强度显著大于脱细胞组(P < 0.05)，断裂伸长率显著小于脱细胞组(P < 0.05)；④京尼平改性组牛心包的含水率与脱细胞组比较差异无显著性意义(P > 0.05)；⑤京尼平改性组牛心包的热变性温度大于脱细胞组；⑥京尼平组的体外哺乳动物染色体畸变实验结果为阴性；⑦结果表明，京尼平改性牛心包眼巩膜生物补片具有良好的理化性能和生物相容性。

https://orcid.org/0000-0002-2897-1795 (柳小军)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: 牛心包, 脱细胞化, 眼后巩膜加固, 眼巩膜生物补片, 京尼平, 改性, 性能

Abstract: BACKGROUND: At present, the application of biological patch in posterior scleral reinforcement has received extensive attention. The structure and performance of the biological scleral mesh are directly related to the success rate of the implant, so it is very important to characterize the structure and evaluate the performance of the biological mesh.
OBJECTIVE: To investigate the structure and properties of the modified bovine pericardial scleral biological patch with genipin.
METHODS: The structures of fresh group, acellular group and genipin group were characterized by optical microscope, scanning electron microscopy, infrared spectrometer, and X-ray diffraction. Their physical index was evaluated through the determination of mechanical properties, water content rate and thermal stability. In addition, the biocompatibility of bovine pericardium patch in genipin group was evaluated by genetic toxicity test.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) The results of histology and scanning electron microscopy showed that the cellular components in the material were effectively removed by acellular treatment. After acellular treatment and genipin modification, the collagen fiber structure was well preserved and orderly without destroying the stable structure of the collagen fiber. (2) Infrared spectrometer and X-ray diffraction demonstrated that there were more amide groups in the collagen fiber of bovine pericardium in genipin group. In addition, the crystal phase of bovine pericardium in fresh and acellular groups was incomplete and the crystallization was poor, while its crystallinity of genipin group was improved. (3) Tensile strength of bovine pericardium in genipin group was significantly higher than that of acellular group (P < 0.05); and elongation at break was significantly lower than that in acellular group (P < 0.05). (4) There was no significant difference in the water content rate between genipin group and acellular group (P > 0.05). (5) The temperature of thermal denaturation in genipin group was higher than that in acellular group. (6) The in vitro mammalian chromosome aberration test in genipin group showed negative result. (7) The results suggested that modified bovine pericardium patch for posterior scleral reinforcement with genipin had good physical and chemical properties and biocompatibility.

Key words: bovine pericardium, acellular, posterior scleral reinforcement, biological patch of eye sclera, genipin, modified, characteristics

中图分类号:

柳小军, 李自红, 郭文远, 韩颖, 徐玉茵, 周静, 王君敏. 京尼平改性牛心包眼巩膜生物补片的结构表征及性能评价[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(34): 5430-5435.

Liu Xiaojun, Li Zihong, Guo Wenyuan, Han Ying, Xu Yuyin, Zhou Jing, Wang Junmin. Structure characterization and performance evaluation of modified bovine pericardial scleral biological patch with genipin[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2022, 26(34): 5430-5435.

图/表（结果） 9

2.1 各组样品组织学观察结果待测材料的组织学观察结果，如图1所示，图中蓝色的为细胞核，红色部分为细胞外基质，据此来初步判定牛心包的脱细胞效果。新鲜组含有大量的细胞和染成蓝色完整的细胞核，结构排列较紧密；脱细胞组未见明显蓝色的细胞核，细胞消失，胶原纤维排列较疏松，未见有明显的纤维损伤，较完好地保持着原来的形态和结构；京尼平组胶原纤维间隙增大，但结构清晰，排列较整齐规则；3组结构均呈现波浪形。结果提示脱细胞处理有效去除了材料中的细胞成分，脱细胞和改性处理后的胶原纤维结构保存完好有序，没有破坏胶原纤维的稳定结构。

2.2 各组样品形貌结构观察结果待测材料的扫描电镜观察结果，如图2所示。

将包裹牛心包心脏的心内膜侧的光滑面称为正面；将连接外结缔组织的心外膜的粗糙面称为反面，连接着脂肪组织。新鲜组正面较光滑，反面的纤维上覆盖有大量的细胞层；脱细胞组正面较光滑，未见有明显改变，上面散落的碎片可能是破碎的细胞，但反面可看到纤维结构，组织的缝隙增大，排列较疏松，这也和组织学观察结果一致；京尼平组正面的表面露出紧密的束状纤维结构，反面可以看到大量的纤维组织，纤维排列紧密规整且方向较为一致，提示改性效果比较明显。
2.3 各组样品红外光谱分析结果待测材料的傅里叶变换红外光谱测定结果，如图3所示。

新鲜组牛心包在波长3 281 cm-1和 3 074 cm-1分别出现-OH和-NH2特征吸收峰，而且在波长1 632，1 515，1 237 cm-1处也分别出现C=O和N-H形成的特征吸收峰。脱细胞组牛心包在波长在3 281 cm-1和3 074 cm-1分别出现-OH和-NH2特征吸收峰，在波长1 628 cm-1处出现C=O的特征吸收峰，在波长1 525 cm-1和1 227 cm-1处出现N-H形成的特征吸收峰。京尼平组在波长在3 297 cm-1和3 081 cm-1分别出现-OH和-NH2特征吸收峰，在波长1 638 cm-1处出现C=O的特征吸收峰，在波长1 541 cm-1和1 236 cm-1处出现N-H形成的特征吸收峰。与脱细胞组相比，京尼平组牛心包的-OH、-NH2、C=O和N-H的特征吸收峰均变得更强更宽，由此可见京尼平组牛心包发生了改性反应。
2.4 各组样品结晶结构分析结果待测材料的X射线衍射结果，如图4所示。

新鲜组在2θ为6.2°、8.2°和21.8°处有较弱的结晶峰，说明它的结晶度较低。脱细胞组在2θ为8.2°和20.5°处出现弱的结晶峰，说明它的结晶度较新鲜组有所提升。京尼平组在2θ为6.2°、7.8°和20.2°处有较强的结晶峰，说明京尼平组的结晶结构与新鲜组、脱细胞组有明显的不同。经TOPAS软件分峰拟合可知，京尼平组的结晶度为17.4%，新鲜组和脱细胞组的结晶度分别为7.9%和8.6%，这表明新鲜组和脱细胞组的晶相不完整，结晶较差，而京尼平组的结晶度获得了较大提升。
2.5 各组样品力学性能分析结果待测材料的拉伸强度和断裂伸长率，如图5所示。

京尼平组样品的拉伸强度显著大于脱细胞组(P < 0.05)，新鲜组样品的拉伸强度显著小于脱细胞组(P < 0.05)；京尼平组和新鲜组的断裂伸长率均显著小于脱细胞组(P < 0.05)。结果表明，京尼平组牛心包的拉伸强度上升，断裂伸长率下降。
2.6 各组样品含水率分析结果待测材料的含水率，如图6所示。

脱细胞组的含水率显著大于新鲜组(P < 0.05)，京尼平组与脱细胞组的含水率比较差异无显著性意义(P > 0.05)。结果表明，京尼平组牛心包的和新鲜组相比含水率显著性升高，能吸收大量的水分。
2.7 各组样品热变性温度分析结果待测材料的热变性温度，如图7所示。

京尼平组牛心包的变性温度高于脱细胞组，新鲜组牛心包的变性温度也高于脱细胞组。结果显示，京尼平改性后的牛心包变性温度由120.7 ℃上升到130.9 ℃，表明改性后的牛心包热稳定性获得了提升，这对维持其优异的生物学特性至关重要。
2.8 京尼平组牛心包样品遗传毒性分析结果待测京尼平组的体外哺乳动物染色体畸变实验结果如表1所示。

在该实验条件下，京尼平组染色体畸变率与阴性对照组比较差异无显著性意义(P > 0.05)，且均小于4.9%。按标准判定，京尼平组的体外哺乳动物细胞染色体畸变实验为阴性。

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引言

随着全球近视患病率的急剧升高，近视特别是高度近视已经成为危害公众健康的关键因素之一[1-2]。医学专家强调高度近视属于病理性近视，可能诱发严重并发症，导致视力残疾甚至失明[3]。对于病理性近视，多年来临床上干预时一般多予以佩戴眼镜，通过佩戴眼镜虽然可在一定程度上改善了患者的视力，但是无法治本[4-5]。

近年来，眼后巩膜加固术成为了治疗高度近视引起的眼轴过度增长的有效方法[6-8]。眼后巩膜加固术又称巩膜兜带术、后巩膜支撑术或后巩膜加强术，其机制是利用异体、自体的生物材料或人工合成材料机械性加固后极部巩膜，防止巩膜变形[9]。而开展该手术需使用的材料有非生物高分子材料、自身组织、异体生物材料(如人硬脑膜)和生物工程技术制备的异种组织等[10-11]，其中通过生物工程技术制备的异种组织(补片)因具有良好的生物相容性和弹性等特点，能够较好地满足部分临床应用中的防护、替代和修复需求[12]。

牛心包作为一种常用于眼科领域的异种组织材料受到人们越来越多的关注[13]，也成为了组织工程眼巩膜生物补片研究的热点[14-16]。牛心包作为天然异种组织材料存在植入体内后免疫原性高等缺陷，限制了其应用。为了在降低牛心包免疫原性的同时维持力学强度，通常采用交联的方法对其进行改性，其中化学交联剂因交联效率高和成本低等优点被广泛应用。常用的化学交联剂多为人工合成的，如戊二醛、甲醛和环氧化合物等，虽然交联产物较稳定，但是这类交联剂的缺陷也日益暴露，特别是细胞毒性相对较高，影响了天然生物材料的生物相容性。京尼平的出现为牛心包改性提供了一种较好的选择[17]，京尼平是一种从栀子果实中提取的天然交联剂，研究表明其毒性比戊二醛低104倍[18]，已有学者采用京尼平改性牛心包制备生物瓣膜中的支架材料[19-21]。鉴于目前国内牛心包材料制备和使用方法参差不齐、质量控制不一，也无系统性的临床试验研究[22]，课题组前期已经研究了京尼平改性牛心包眼巩膜生物补片的亚慢性全身毒性反应 [23]，此次实验进一步分析其形貌结构及性能，为该眼巩膜生物补片在临床眼后巩膜加固术中的应用提供参考。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

材料方法

1.1 设计材料形貌结构观察及性能评价实验，one-way ANOVA检验。
1.2 时间及地点实验于2020年9-12月在河南省医疗器械检验所完成。
1.3 材料新鲜牛心包(新鲜组)，由山东省菏泽市曹县海涛养牛场提供；脱细胞牛心包(脱细胞组)，京尼平改性牛心包眼巩膜生物补片(京尼平组，60Co辐照灭菌)，由协作单位上海娜斯嘉医药科技发展有限公司提供；中国仓鼠肺细胞(Chinese hamster lung cells，CHL)，由中国科学院提供；丝裂霉素C和环磷酰胺分别由西亚试剂和sigma提供；VERTEX傅里叶变换红外光谱仪，德国Bruker公司；EVO18扫描电镜，德国Carl Zeiss公司；D8型X射线衍射仪，德国Bruker公司；3365型拉力机，美国Instron公司；DSC25差示扫描量热仪，美国TA公司；FA1204B电子天平，上海天美公司；BX53研究级显微镜，日本Olympus公司。
1.4 实验方法
1.4.1 结构表征
组织学观察：将3组牛心包样品放置于体积分数10%甲醛溶液中固定，采用常规石蜡包埋，切片后进行苏木精-伊红染色处理，光镜下观察样品的细胞形态和胶原纤维排列情况。
扫描电镜测试：取3组牛心包样品，规格5 mm×5 mm，进行喷金处理，用导电胶将牛心包固定于扫描电镜铜片上，采用扫描电镜放大1 000倍观察其微观结构。
红外光谱测试：取3组牛心包样品，规格：1 cm×1 cm，使其紧贴衰减全反射附件晶体表面，旋转采样器固定钮，压紧，然后用傅里叶变换衰减全反射红外光谱进行检测。扫描范围为600-4 000 cm-1，分辨率为4 cm-1，扫描次数为64次。
结晶结构测试：取3组牛心包样品，剪碎后压平，采用X射线衍射仪对样品进行表征。实验参数为：Cu/Kα辐射源；扫描速度为5 (°)/min，扫描角度2θ为5°-60°。
1.4.2 性能测试
力学性能测试：采用拉力机测定3组牛心包样品的拉伸强度和断裂伸长率[24-25]。将样品制成长条状试样(宽度为10 mm)，并用厚度仪测量厚度，夹持长度为20 mm，拉伸速度为10 mm/min。测定样品的最大负荷和拉伸位移最大值，每组测定3个平行样。拉伸强度(σt)= p/(b×d)，式中，σt为拉伸强度(MPa)；p为最大负荷(N)；b为试样宽度(mm)；d为试样厚度(mm)。断裂伸长率=△L/L0×100%，式中，L0为夹持长度(mm)；△L为拉伸位移最大值(mm)。
含水率测试：从PBS中取出湿态3组牛心包样品，用干燥洁净的滤纸充分吸除表面的水分，称得湿质量记为m1；将样品真空冷冻干燥24 h，称得干质量记为m2。每组测定3个平行样，取平均值[26]。含水率计算公式如下：
含水率=(m1-m2)/m1×100%
变性温度测试：将3组牛心包样品剪碎成小片，用DSC25差示扫描量热仪进行扫描分析，升温范围为0 -165 ℃，升温速率为10 ℃/min。
遗传毒性实验：依据GB16886.12，无菌操作，按照6 cm2/mL 的比例在京尼平组牛心包中分别加入含体积分数10%胎牛血清的 MEM培养液和9 g/L氯化钠注射液，37 ℃下浸提72 h，作为实验组。阴性对照为同批号体积分数10%胎牛血清的 MEM培养液和9 g/L氯化钠注射液。阳性对照为丝裂霉素C和环磷酰胺。
采用体外哺乳动物细胞染色体畸变实验进行体外遗传毒性实验[27]。将1.5×105 CHL细胞接种于培养皿内，置于CO2 培养箱内培养24 h。吸去培养皿中的培养液，加入实验组或对照、S9混合液(不加S9混合液时，用培养液补足)和细胞培养液，置于培养箱中，有或无代谢活化系统接触4 h，吸去培养瓶中的液体，清洗后加入新鲜培养基继续培养24 h。于细胞收获前4 h加入细胞分裂中期阻断剂。将收获的细胞进行低渗处理后，加入固定液，将固定液滴片后染色。在光学显微镜下每一实验组选择 200个分散良好的中期分裂相进行染色体畸变观察。计算各组的染色体畸变细胞的百分率，实验组与阴性对照组的结果无明显差异且均小于4.9%，则判定该实验组无致畸变性。
1.5 主要观察指标各组牛心包样品的结构与性能表征结果。
1.6 统计学分析遗传毒性实验采用χ2检验对结果进行统计学处理，其余数据用x±s表示。采用graphpad prism 7 软件对数据进行统计学分析并作图，3组及以上统计学方法采用one-way ANOVA检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

机体的组织修复一直是外科临床组织重建的重要研究课题之一。异体组织材料中的细胞成分会引起宿主机体的排异反应，不彻底的脱细胞效果会导致治疗的失败。作为植入机体的异体组织材料在制备时应尽可能有效地去除细胞成分，并且最大限度地保留细胞外基质与完整的结构[28-29]。虽然脱细胞基质在临床多个领域得到成功应用，但其本身仍然存在着天然材料固有的缺点，如稳定性较差、较高的抗原性和力学性能不佳等[30-31]。采用生物交联剂京尼平进行生物交联是常见的改善其性能的技术手段。

通过组织学染色和扫描电镜观察等方法可证实组织的脱细胞效果。将脱细胞处理前后的牛心包和京尼平组牛心包分别经苏木精-伊红染色和扫描电镜观察细胞残留状况和保留的胶原纤维形貌结构，结果发现与新鲜牛心包相比，脱细胞组和京尼平组牛心包中未发现明显的细胞残留，说明脱细胞处理有效去除了材料中的细胞成分。脱细胞后胶原纤维结构保存完好，排列较整齐有序，这可能是脱细胞处理后胶原纤维间隙中的细胞成分被去除，使得胶原纤维排列疏松。肖宏涛等[32-33]观察发现，新鲜牛心包经脱细胞处理后大部分细胞结构消失，胶原纤维排列较疏松。京尼平组牛心包经过京尼平改性后，组织的胶原蛋白排列整齐紧凑，纤维方向一致，说明交联效果明显，但胶原纤维间还是会存在间隙，有利于材料与细胞的融合及组织重建。郭岗岗等[34]和GAO等[35]也认为改性后蛋白材料的纤维虽比较紧凑，但仍存在很好的孔隙，这些孔隙有利于局部修复的细胞黏附、迁移及新生组织的长入等。

牛心包的主要成分是Ⅰ型胶原纤维[36]，胶原的三股螺旋结构对其维持功能和特性十分重要。酰胺A、B、Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ带的特征峰可在一定程度上反映天然Ⅰ型胶原的三股螺旋结构[37]。实验的红外光谱结果发现，脱细胞组和京尼平组牛心包都出现了酰胺A、B、Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ带的特征峰，京尼平组牛心包的酰胺A带和酰胺B带分别在波长在3 297 cm-1和3 081 cm-1出现-OH和-NH2特征吸收峰，酰胺Ⅰ带在波长1 638 cm-1处出现C=O的特征吸收峰，酰胺Ⅱ带和酰胺Ⅲ带分别在波长1 541 cm-1和1 236 cm-1处出现N-H形成的特征吸收峰。由于基团的含量不同，其对红外的吸收强度也不同[38]。与脱细胞组相比，京尼平组牛心包的5个胶原特征吸收峰强度明显增强，这提示京尼平组牛心包可能发生了改性反应，生成了酰胺键。然而胶原结构并没有失去天然的三股螺旋结构，胶原的生物活性也没有受到影响。值得注意的是，京尼平组牛心包的酰胺A、B、Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ带峰形有不同程度地变宽，并且出现了轻微蓝移现象，提示京尼平组牛心包的胶原分子可能发生了一定程度的聚集[39]。白忠祥等[40]研究同样发现改性后胶原仍保留着5个特征吸收峰，而且酰胺A带和B带也出现了轻微蓝移。NICKERSON等[41]认为，京尼平与含有氨基的聚合物交联反应生成酰胺。胡康等[42]也认为，京尼平具有羟基和酯键等多种活性基团，可直接与蛋白质发生反应。结果表明，京尼平组中京尼平与牛心包胶原蛋白发生了交联反应。

拉伸实验是材料力学性能测试中最常见的实验方法之一，为了验证材料的抗拉伸能力和表示材料的变形能力，要对材料的拉伸强度和断裂伸长率进行测定[43]。实验结果显示，脱细胞组牛心包的拉伸强度和断裂伸长率上升，提示脱细胞处理对牛心包的力学性能有影响；京尼平组和脱细胞组牛心包相比，拉伸强度上升、断裂伸长率下降，分子链刚性上升，柔性下降。同时X射线衍射实验结果证实了京尼平组牛心包的结晶度明显上升，纤维排列的有序性增强。这两个结果提示，京尼平组牛心包在改性过程可能增强了纤维分子间作用力，而交联后形成致密的空间结构也增强了分子间的作用力，进而改变了纤维的无序结构，提升了其结晶度。陈平等[20]也同样发现，脱细胞处理会影响牛心包的力学性能，并且经京尼平交联改性后牛心包的拉伸强度明显增强。ZHOU等[44]研究也发现，京尼平改性胶原蛋白能较好地维持胶原支架结构，并提高其机械强度。

材料的亲水性基团含量对其含水率有重要影响[45]。含水率测试结果说明，与新鲜组相比，其余两组的含水率增加，亲水性增强，这可能是因为脱细胞处理能去除胶原纤维间隙中的疏水性脂质成分，形成了多孔隙的支架结构，提升了含水率；脱细胞组和京尼平组牛心包的含水率无显著差异，这可能是因为虽然经京尼平改性交联后拉近了胶原纤维间的距离，使得组织收缩，含水率降低，但同时又使其表面亲水性增强，提升了含水率。田聪等[21]的研究同样发现脱细胞处理后牛心包的含水率增加，而经京尼平交联改性后牛心包的亲水性也增强。

胶原的热变性温度在一定程度上反映其三股螺旋结构的稳定性，而差示扫描量热仪测试变性温度是常用的研究方法之一[46-47]。结果显示，京尼平组牛心包的变性温度与脱细胞组相比获得了提升，说明交联改性使牛心包的稳定性提高，这可能是由于京尼平与牛心包组织中的自由氨基反应使得胶原纤维形成分子内或者分子间的环状交联，进而提升了其稳定性。肖宏涛等[21，32]研究同样发现，京尼平交联改性后牛心包可增大其变性温度，提高其稳定性。

京尼平改性牛心包眼巩膜生物补片在未来高度近视的治疗中将大有用武之地。该生物补片作为一种需在体内长时间植入的器械，与人体长期接触，因此对其的毒理学研究应当更加深入、严格，其中一项重要的研究就是遗传毒理学。实验参照国内外对生物材料评价方面的有关标准，采用体外哺乳动物染色体畸变实验，从遗传毒理学方面评价京尼平改性牛心包眼巩膜生物补片的生物安全性。为了使体外实验条件更加接近体内环境、实验更具科学性，在无活化系统实验的同时进行有活化系统的实验，即在实验系统中加入小鼠肝细胞微粒体酶S9，观察在这两种实验条件下是否存在诱变物质。结果显示，在有无活化系统的情况下，体外哺乳动物染色体畸变实验结果均为阴性，这表明该生物补片作为植入医疗器械在遗传毒性方面是相对安全的，进一步说明其具有良好的生物相容性，为后续研究及临床应用提供了生物安全依据。

综上，京尼平改性牛心包眼巩膜生物补片有良好的理化性能和生物相容性，在眼后巩膜加固术中便于对眼后巩膜加固，有利于实现延缓眼轴增长及改善视力的效果，因此京尼平改性牛心包眼巩膜生物补片是一种具有潜在医学应用价值的补片材料。研究成果对于开发性能更加优异的生物补片材料具有较大的临床应用价值，在治疗病理性近视的研究方面具有重大意义。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

京尼平改性牛心包眼巩膜生物补片的结构表征及性能评价

Structure characterization and performance evaluation of modified bovine pericardial scleral biological patch with genipin

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