目的 探索利用冷冻干燥技术制作多孔脱细胞角膜基质作为支架材料构建活性角膜基质的可行性。
方法 用磷脂酶A2和0.5% 脱氧胆酸钠处理正常猪角膜以制备脱细胞猪角膜基质(Acellular porcine corneal stroma,APCS),通过预冻温度分别为-10℃、-80℃及-198℃冷冻干燥制作多孔脱细胞角膜基质,并评价制备的冻干脱细胞角膜基质(Freezing-dry acellular porcine corneal stroma,FD-APCS)的物理学特点对体外构建兔角膜基质细胞生物学特性的影响,包括:体外条件下,评估不同预冻温度制作的多孔材料的等圆孔径和孔径分布、孔隙率、比表面积以及渗透性等参数,利用动态培养系统体外构建带兔角膜基质细胞的角膜基质,并通过评价接种的兔角膜基质细胞的增殖活性,确定体外构建的最适宜载体及影响参数。通过新西兰大白兔的囊袋板层角膜移植实验,重点评价冻干多孔脱细胞角膜基质透明性、生物稳定性和术后愈合情况。
结果 体外实验证实预冻温度分别为-10℃、-80℃及-198℃制作的FD-APCS孔径分别为48.5±30.9,29.9±28.2,16.6±20.8µm,随预冻温度下降而逐渐减小;孔隙率分别为73.4±4.5%,78.3±4.1%,82.3±3.9%,随预冻温度下降而增高,均较APCS50.1±4.7明显增高;比表面积分别为23.21±2.47,29.08±1.62,33.89±2.13 m2/g,随预冻温度下降而增大,且均较APCS 4.52±0.50明显增大;孔径分布≥10μm分别为93.55±3.99%,69.36±3.22%,35.79±3.15%,随预冻温度下降而减少,而<10μm孔径比例分别为 6.45±3.99%,30.64±3.22%,64.21±3.15%,随预冻温度下降而增加;渗透性实验显示三组FD-APCS明显较APCS增高,其中-10℃ FD-APCS渗透性最强。体外构建角膜基质结果显示,三组FD-APCS均可作为支架材料接种兔角膜基质细胞并通过动态培养使细胞存活增殖,Alamar blue增殖分析显示-10℃ FD-APCS构建组兔角膜基质细胞表现出最大增殖活性。体内实验通过新西兰大白兔囊袋板层角膜移植证实:FD-APCS植片完全透明时间为88±16天,与APCS体内移植后透明时间84±12天无显著差异;300~800 nm波长范围内,FD-APCS的体外透光率与APCS及正常角膜无显著差异;角膜FD-APCS植片胶原纤维间距恢复至29.3±12.6nm,与正常兔角膜(25.3±7.8nm)比较无显著性差异
结论 利用磷脂酶A2和脱氧胆酸钠脱细胞方法制作的角膜支架,通过冷冻干燥技术在-10℃时加工制作的多孔脱细胞角膜基质最利于角膜基质细胞生长和增殖,动物体内移植后胶原纤维间距可恢复为角膜生理状态结构,角膜植片恢复透明,提示该材料适于用作构建具有一定生理功能的组织工程角膜基质。 |