兔眼应用聚氨酯电纺丝作为水凝胶义眼台包裹的效果

　　作者：尹东芳　　作者单位：100853)中国北京市，解放军总医院眼科;2(246000)中国山东省烟台市，烟台山医院眼科

　　【摘要】 观察电纺丝(electrospinning)和异体巩膜作为水凝胶(hydrogel)义眼台包裹材料,用于实验兔眼的临床表现及病理组织学变化观察。方法：纯种新西兰兔20只,随机平均分为电纺丝包裹组和巩膜包裹组,行右眼眼球摘除术后。于肌锥内分别置入由电纺丝及异体巩膜包裹的水凝胶义眼台。术后观察眼部表现,于2,4,8，12wk,连同电纺丝或异体巩膜取出义眼台,光镜下观察包裹材料与义眼台的组织病理学改变,包括炎症反应及血管化情况;扫描电镜观察上述组织的超微结构改变。结果：所有动物均完成实验，20只大白兔均进入结果分析。光镜显示,术后2,4,8,12wk时两组植入物纤维血管生长速度基本一致，炎症及异物反应程度类似。电镜显示,早期电纺丝与水凝胶义眼台结合牢固程度强于异体巩膜组。结论：电纺丝结构特殊，纤维间结合较弱，有利于细胞拓展空间，提高了材料的细胞渗透性，作为义眼台包裹材料，较巩膜致密结缔组织更有利于血管化进程。电纺丝有望成为义眼台包裹材料的替代物。

　　【关键词】 电纺丝,水凝胶义眼台,血管化

　　0引言

　　眼球摘除或眼内容剜除手术在临床上已开展多年，目前临床使用的义眼台包裹材料主要是自体或异体巩膜,由于巩膜来源短缺，人工合成的包裹材料已成为研究中心。在我们以往的动物实验中证实水凝胶是一种很好的眶内植入材料[1]，故我们将电纺丝与异体巩膜作为水凝胶义眼台的包裹材料，进行动物实验对比观察，探讨电纺丝代替巩膜作为义眼台包裹材料的可行性。

　　1材料和方法

　　1.1材料

　　清洁级新西兰白兔20只，体质量2～2.5kg，雌雄兼用，解放军总医院实验动物中心提供，屏障系统饲养环境。聚氨酯电纺丝(成分是聚氨酯和四氢氟喃)，义眼台(HEMA和甲基丙烯酸按8∶2共聚而成，孔径450～520μm，孔隙率为72%)。动物麻醉采用复方氯胺酮(军事医学科学院毒物药物所)及速眠新(军事医学科学院军事兽医研究所)。MollorWodel1000眼科手术显微镜，LeicaDMLB光学显微镜，LeicaMPS30照相系统，切片机，包埋机，HCP2型临界点干燥仪，IB5型真空离子溅射仪，S4800型超高分辨率扫描电子显微镜。直径为14mm的水凝胶义眼台及聚氨酯电纺丝经环氧乙烷消毒备用。实验兔子随机分为2组，电纺丝包裹组和异体巩膜包裹组，每组10只10眼。

　　1.2方法

　　氯胺酮(50mg/kg)和速眠新(0.1～0.2mL/kg)im全身麻醉，庆大霉素盐水冲洗右眼。常规消毒铺巾，开睑器开睑，沿角膜缘全周剪开球结膜后分离筋膜囊，分离眼外肌并做预置缝线后剪断肌肉。剪断视神经后完整摘除眼球。将水凝胶义眼台浸泡于庆大霉素盐水溶液中，分别由聚氨酯电纺丝和异体巩膜包裹植入兔眼眶，眼外肌缝合固定，60可吸收线缝合筋膜囊，80可吸收线缝合结膜。结膜囊涂5g/kg金霉素眼膏，全身及局部应用庆大霉素抗感染。术后庆大霉素眼液点眼3次/d，7d后改为每周换药1次。植入物取出前照外观像。裂隙灯观察结膜创口愈合情况，结膜有无充血、水肿、糜烂、肉芽肿，分泌物多少，植入物有无暴露、范围，转归，能否自行愈合。术后2，4，8，12wk，从兔耳缘静脉注射空气处死动物，取出水凝胶义眼台及包裹材料，切成鼻侧和颞侧半，鼻侧半在显微镜下测量标本3,6,9,12点方位纤维血管组织生长的长度，即纤维血管组织自植入物表面长入球内距离，植入物纤维血管化程度的判定:组织从植入物周边向内生长的距离0～1mm(+),1.1～2mm(++),2.1～4mm(+++),4.1～6.5mm(++++),>6.5mm(+++++)。取4个数值的平均值进行比较(表1)。而后鼻侧半置于40g/L甲醛中固定。梯度酒精中脱水，二甲苯透明后石蜡包埋，制成HE切片观察并拍摄照片。颞侧半浸入25g/L戊二醛固定液中，4℃冰箱内过夜，漂洗及后固定后进行20g/L单宁酸导电染色，梯度乙醇脱水。醋酸异戊酯过度，样品干燥、镀膜后，用S4800型超高分辨率扫描电子显微镜观察并拍摄照片。表1 水凝胶义眼台植入兔眼后两组纤维血管化程度(略)

　　2结果

　　术后两组结膜充血、水肿的程度基本一致，1wk后症状减轻，结膜创口愈合。两组中各有1眼出现结膜裂开，经二期结膜缝合手术修补，愈合良好，未出现义眼台暴露(表1)。

　　2.1光镜检查结果

　　电纺丝包裹组2wk时可见电纺丝结构稀疏，新生纤维结缔组织穿过电纺丝从义眼台周边向中央生长，其内可见肌纤维母细胞、血管壁及中性粒细胞和淋巴细胞，偶尔可见异物巨细胞;12wk时电纺丝及义眼台均被纤维结缔组织充填。异体巩膜包裹组2wk和12wk时异体巩膜均表现为致密的纤维结缔组织。两组水凝胶义眼台纤维血管增长是从周边到中心，2wk时已有纤维血管组织长入孔隙， 12wk基本完成血管化(图1,2)。

　　2.2扫描电镜结果

　　电纺丝包裹组纤维母细胞在电纺丝孔隙中穿插生长，黏附于电纺丝表面形成肉芽组织突起，2wk时纤维结缔组织穿过电纺丝长入水凝胶义眼台周边孔隙，二者结合紧密，12wk时电纺丝结构致密。异体巩膜包裹组异体巩膜表现为致密结缔组织，2wk时纤维结缔组织从巩膜下长入水凝胶义眼台周边孔隙，二者结合较疏松，12wk时异体巩膜机化，与义眼台黏附紧密。两组义眼台在12wk时均达到纤维组织在微孔内相互交联生长(图3,4)。

　　3讨论

　　各种病因导致的眼球摘除或眼内容剜除术后均出现不同程度的眼窝畸形，常规采用眶内植入义眼台以达到治疗和美容双重目的[24]。目前临床多选用同种异体巩膜作为包裹材料以防止裸露的义眼台刺激眶内组织,避免义眼台的暴露及排出。由于异体巩膜的供体受限，及近年研究中发现异体巩膜中还表达出了HIV1病毒基因[5]。这导致国内外一些学者开始倾向于使用自体材料代替异体巩膜,如硬脑膜、耳后肌、腹直肌鞘等。自体材料由于取自患者,增加手术时间的同时也增加了患者的痛苦，因此医用高分子材料引起人们的重视。电纺丝又称静电纺丝(electrospinning),是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成喷射流进行纺丝加工的工艺。用电纺丝技术制得的纤维,其直径可达nm级,其直径范围一般在3nm～5μm[6]。我们对比电纺丝和异体巩膜作为义眼台包裹材料组织病理学反应，结果显示,两者大体观察及并发症无显著性差异。电纺丝制得的无纺布,其结构是取向不同的纤维堆放而成的,纤维间的结合较弱。当细胞进入孔内,可以推动它周围的纤维以扩展空间,这样由于细胞可以适当调节孔径,即使对于较小的孔,细胞也可进入,从而提高了材料的细胞渗透性，所以电纺丝的微孔结构较巩膜致密结缔组织更有利于血管化进程;早期电纺丝与水凝胶义眼台结合牢固程度强于异体巩膜，这两点在本实验中均得到证实。由此可见,电纺丝作为义眼台包裹材料，组织相容性好,微孔结构有利于纤维血管生长，手术并发症的发生率低，且其制备简单、快速、高效,有望成为义眼台包裹材料的替代物，当然，应用于眼科临床还需进一步研究和探讨。

　　致谢：感谢清华大学化工系高分子研究所胡平教授的帮助。

　　【参考文献】

　　1尹东芳，黄一飞，何庆华.甲基丙烯酸改性甲基丙烯酸β羟乙酯水凝胶义眼台的实验研究.中华眼科杂志 2005;41(3):252256

　　2赵建敏,王雪燕,刘红梅.改良的羟基磷灰石义眼座植入术的初步效果.国际眼科杂志 2007;7(2):536 537

　　3罗兴华,罗春娟,林延河.重度眼球萎缩患者巩膜腔内HA 植入术的临床研究.国际眼科杂志 2006;6(5):11961197

　　4 Liu Y, Tu Y, Ding CF, et al. Experimental report of injective orbital implant in rabbits. Int J Ophthalmol (Guoji Yanke Zazhi) 2007;7(4):906908

　　5 Simonds RJ, Holmberg SD, Hurwitz RL, et al. Transmission of human immunodeficiency virus type 1 from a seronegative organ and tissue donor. N Engl J Med 1992;326:726732