人工眼角膜资料
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人工角膜
角膜移植现状
2011年最新调查数据显示 我国共有视力残疾人2003万 其中因角膜病致盲的患者超过400万人
人工角膜的材料
无机材料
玻璃
羟基磷灰石
生物玻璃陶 瓷
钛金属
有机材料
硅凝胶
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）
氟碳多聚体
聚乙烯醇共聚体水凝胶（PHEMA）
生物材料 由于人工角膜容易脱落，其主要原因被 证明是异质材料与组织之间的不相容性。因 此有学者提出用自体材料作人工角膜支架。
应用较多的有牙齿、耳廓软骨、牛尾环 状软骨等，成功率最高，植片存留时间最长 的是利用自体牙齿作周边材料的人工角膜。
目前较为流行的几种角膜
以PMMA为例
聚甲基丙烯酸甲酯
俗称有机玻璃或压克力
材料特性
透光率高（92%）
可塑性强,加工 容易
屈光指数为 1. 491
PMMA
质轻,不易碎
抗酸碱及有机溶内
表面吸附体液或血液中多种蛋白 巨噬细胞结合到材料表面
巨噬细胞被激活
巨噬细胞通过细胞膜表面受体识别 材料表面的黏附蛋白
融合形成异物巨细胞（FBGC）
导致
纤维化包裹或将材料降解破坏 植入失败
细胞外基质在评价生物相容性的作用
胶原蛋白：若人工角膜支架周围或支架内充满大 量Ⅲ型胶原纤维，可以推测该支架与宿主的愈合 过程较好 氨基葡聚糖GAG：在角膜的损伤和修复中具有重 要的作用，研究发现当生物材料植入角膜后，角 膜总GAG的含量降低，生化特性及分布发生改变 纤维连接蛋白FN：能介导成纤维细胞的游走、细 胞外基质的黏附与合成、伤口收缩以及巨噬细胞 的趋化等一系列过程
补体 C3 B因子
“活性”材料表面
C3bBb复合体
与激活物表面结合
裂解更多的C3 补体旁路激活途径的正反馈放大效应
整合素（如FN的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列）
整合素能将细胞外基质与细胞骨架蛋白连接，形 成“ECM-整合素-细胞骨架蛋白”，该结构对于形成 局部黏附是必需的，也是整合素信号传导的基础， 同时传递着细胞内外的双向信号，它既作为细胞与 细胞外基质黏附的作用点，又充当了调节细胞生长、 存活和基因表达的信号中心。
人工角膜生物相容性评价
细胞水平对人工角膜生物相容性的评价
细胞外基质在评价生物相容性的作用 分子水平对人工角膜生物相容性的评价
细胞水平对人工角膜生物相容性的评价
目前人工角膜主要用于治疗严重瘢痕血管 化的角膜盲患者。由于宿主植床原有较严 重的慢性炎症，人工角膜植入体内引起的 细胞反应主要涉及炎症细胞、活化的角膜 细胞和角膜上皮细胞等。
分子水平对人工角膜生物相容性的评价
补体C3：人工角膜材料与C3b结合的性质可 以提示其后的炎症反应 炎症因子：材料与宿主的炎症反应可以通 过炎性细胞因子的表达来监测 基质金属蛋白酶：在人工角膜植入后的组 织修复和重建中起重要作用 整合素信号：一种细胞表面分子，能特异 性地识别细胞外基质
PMMA存在的问题
①硬度较高，不利于人工角膜植入后测量眼压； ②对YAG激光耐受有限，易被YAG激光打裂损伤，使 人工角膜植入后难以处理后膜，且激光后释放单体具 有生物毒性作用； ③不能高压及加热蒸气消毒； ④表面上皮细胞粘附性差，不能形成连续的角膜上皮， 术后有潜伏感染、渗漏、角膜溶解等危险。
理想人工角膜应具有特性
组织相容性良好 人工角膜能与角膜呈生物性愈合状态 光学效果好 人工角膜表面能够上皮化 允许方便准确地测量眼压 光学区足够大,便于眼底观察 进入眼内的光线对视网膜无损害等
参考文献
崔红平,郎莉莉,郑一仁 新型PMMA非穿透一体式人工角膜植入兔干眼模型的实验研究 同济大学学报（医学版） Vol.28 No.4 2007年8月 李 娜,周 伟,孙 恒 人工角膜的研究进展 医学综述 Vol.15 No.4 2009年2月 黄一飞 人工角膜植入术 眼科 Vol.14 No.13 2005年 王 洋等 人工角膜材料分类及材料表面改性和生物相容性的研究 中国组织工程研究 Vol.16, No.16 2012–04–15 董莹,黄一飞 人工角膜生物相容性评价方法的进展 军 医 进 修 学 院 学 报 Apr 2011，32（4） 严拓 敖宁建 覃百花 邓华 人工角膜及其相关材料 中国组织工程研究与临床康复 Vol.12, No.10 2008–03–04 黄一飞 王丽强 王凤翔 人工角膜植入术的临床研究 中华眼科杂志 Vol.39, No.110 2003年10月
角膜移植现状
2011年最新调查数据显示 我国共有视力残疾人2003万 其中因角膜病致盲的患者超过400万人
人工角膜的材料
无机材料
玻璃
羟基磷灰石
生物玻璃陶 瓷
钛金属
有机材料
硅凝胶
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）
氟碳多聚体
聚乙烯醇共聚体水凝胶（PHEMA）
生物材料 由于人工角膜容易脱落，其主要原因被 证明是异质材料与组织之间的不相容性。因 此有学者提出用自体材料作人工角膜支架。
应用较多的有牙齿、耳廓软骨、牛尾环 状软骨等，成功率最高，植片存留时间最长 的是利用自体牙齿作周边材料的人工角膜。
目前较为流行的几种角膜
以PMMA为例
聚甲基丙烯酸甲酯
俗称有机玻璃或压克力
材料特性
透光率高（92%）
可塑性强,加工 容易
屈光指数为 1. 491
PMMA
质轻,不易碎
抗酸碱及有机溶内
表面吸附体液或血液中多种蛋白 巨噬细胞结合到材料表面
巨噬细胞被激活
巨噬细胞通过细胞膜表面受体识别 材料表面的黏附蛋白
融合形成异物巨细胞（FBGC）
导致
纤维化包裹或将材料降解破坏 植入失败
细胞外基质在评价生物相容性的作用
胶原蛋白：若人工角膜支架周围或支架内充满大 量Ⅲ型胶原纤维，可以推测该支架与宿主的愈合 过程较好 氨基葡聚糖GAG：在角膜的损伤和修复中具有重 要的作用，研究发现当生物材料植入角膜后，角 膜总GAG的含量降低，生化特性及分布发生改变 纤维连接蛋白FN：能介导成纤维细胞的游走、细 胞外基质的黏附与合成、伤口收缩以及巨噬细胞 的趋化等一系列过程
补体 C3 B因子
“活性”材料表面
C3bBb复合体
与激活物表面结合
裂解更多的C3 补体旁路激活途径的正反馈放大效应
整合素（如FN的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列）
整合素能将细胞外基质与细胞骨架蛋白连接，形 成“ECM-整合素-细胞骨架蛋白”，该结构对于形成 局部黏附是必需的，也是整合素信号传导的基础， 同时传递着细胞内外的双向信号，它既作为细胞与 细胞外基质黏附的作用点，又充当了调节细胞生长、 存活和基因表达的信号中心。
人工角膜生物相容性评价
细胞水平对人工角膜生物相容性的评价
细胞外基质在评价生物相容性的作用 分子水平对人工角膜生物相容性的评价
细胞水平对人工角膜生物相容性的评价
目前人工角膜主要用于治疗严重瘢痕血管 化的角膜盲患者。由于宿主植床原有较严 重的慢性炎症，人工角膜植入体内引起的 细胞反应主要涉及炎症细胞、活化的角膜 细胞和角膜上皮细胞等。
分子水平对人工角膜生物相容性的评价
补体C3：人工角膜材料与C3b结合的性质可 以提示其后的炎症反应 炎症因子：材料与宿主的炎症反应可以通 过炎性细胞因子的表达来监测 基质金属蛋白酶：在人工角膜植入后的组 织修复和重建中起重要作用 整合素信号：一种细胞表面分子，能特异 性地识别细胞外基质
PMMA存在的问题
①硬度较高，不利于人工角膜植入后测量眼压； ②对YAG激光耐受有限，易被YAG激光打裂损伤，使 人工角膜植入后难以处理后膜，且激光后释放单体具 有生物毒性作用； ③不能高压及加热蒸气消毒； ④表面上皮细胞粘附性差，不能形成连续的角膜上皮， 术后有潜伏感染、渗漏、角膜溶解等危险。
理想人工角膜应具有特性
组织相容性良好 人工角膜能与角膜呈生物性愈合状态 光学效果好 人工角膜表面能够上皮化 允许方便准确地测量眼压 光学区足够大,便于眼底观察 进入眼内的光线对视网膜无损害等
参考文献
崔红平,郎莉莉,郑一仁 新型PMMA非穿透一体式人工角膜植入兔干眼模型的实验研究 同济大学学报（医学版） Vol.28 No.4 2007年8月 李 娜,周 伟,孙 恒 人工角膜的研究进展 医学综述 Vol.15 No.4 2009年2月 黄一飞 人工角膜植入术 眼科 Vol.14 No.13 2005年 王 洋等 人工角膜材料分类及材料表面改性和生物相容性的研究 中国组织工程研究 Vol.16, No.16 2012–04–15 董莹,黄一飞 人工角膜生物相容性评价方法的进展 军 医 进 修 学 院 学 报 Apr 2011，32（4） 严拓 敖宁建 覃百花 邓华 人工角膜及其相关材料 中国组织工程研究与临床康复 Vol.12, No.10 2008–03–04 黄一飞 王丽强 王凤翔 人工角膜植入术的临床研究 中华眼科杂志 Vol.39, No.110 2003年10月