作者：刘冬生
作者单位：（350001）中国福建省福州市，福建医科大学附属协和医院眼科
【摘要】目的：通过纳米TiO2薄膜表面修饰聚甲基丙烯酸甲脂(TiO2/PMMA)制备一种具有良好生物相容性的人工晶状体。
方法：采用低温等离子技术对PMMA人工晶状体的表面进行预处理，并采用浸渍提拉法将TiO2溶胶负载于PMMA人工晶状体表面，制得TiO2/PMMA人工晶状体。对其进行动物实验以评价其安全性。
结果：全身急慢性毒性试验显示TiO2/PMMA人工晶状体种植到小鼠体内后，动物一般状况良好；溶血试验显示TiO2/PMMA人工晶状体的溶血率符合医用生物材料的要求；热原实验结果显示受试的新西兰白兔体温升高都在0.6℃以下，且体温升高总度数在1.4℃以下，符合热原实验的评价标准；皮下埋置试验结果显示TiO2/PMMA人工晶状体埋植后局部未见红肿，植入8wk后材料周围未见明显炎症细胞浸润。
结论：TiO2/ PMMA人工晶状体具有良好的生物相容性。
【关键词】 TiO2薄膜 聚甲基丙烯酸甲脂 光催化 生物相容性
0引言
白内障是我国首位致盲眼病，随着显微操作技术的不断完善，人工晶状体植入术已逐渐普及。针对人工晶状体（IOL）植入后炎症反应、异物反应以及后发性白内障等问题，人们寻求各种方法对其改良，表面修饰人工晶状体已成为当前研究的热点。光催化是近二十年来最活跃的化学研究领域之一，在众多的光催化剂中，半导体TiO2因其具有化学性质稳定、耐酸、耐碱等特点而成为最理想的光催化剂[1]。纳米TiO2受光激发后具有光催化氧化性和光生超亲水性[2,3]，基于这些特点，构想采用纳米TiO2薄膜表面修饰IOL，使其参与屈光介质的组成，同时直接与术后眼内组织及房水成分接触，成为阻挡细胞和炎性物质直接作用于IOL本体材料的屏障。根据国际标准化组织和中国卫生部的规定，医用生物材料应用于临床前须进行动物安全性评价，本实验使用纳米TiO2薄膜表面修饰聚甲基丙烯酸甲脂制备TiO2/PMMA IOL，并采用全身毒性实验、亚急性毒性实验、溶血实验、皮下埋置实验等，对其生物相容性和安全性进行评价[4]。
表1 术前、术后2wk小鼠质量、血红蛋白、红细胞、白细胞计数结果（略）
1材料和方法
1.1材料 实验材料：PMMA IOL（苏州六六视觉公司），TiO2溶胶（福州大学光催化研究所）。实验动物：昆明种小鼠由福建医科大学附属协和医院动物实验室提供，新西兰白兔由福建医科大学实验动物中心提供。
1.2方法
1.2.1 TiO2/PMMA IOL的制备 将PMMA IOL在稀硝酸中超声洗涤30min，用去离子水洗净烘干，将洗净的PMMA人工晶状体在低温等离子处理仪的直流辉光放电正柱区进行低温射频等离子处理。等离子处理条件为：压强P=20Pa，电压U=1300V，电流I=100mA，处理时间为1min。将等离子预处理过的PMMA IOL置于TiO2溶胶中采用浸渍提拉法镀膜，空气中自然干燥，反复提拉3次，提拉速度为600mm/h，干燥后置于60℃烘箱中烘焙8h，制得TiO2/PMMA IOL，环氧乙烷消毒后备用。
1.2.2材料浸提液制备 取TiO2/PMMA IOL，37℃无菌条件下用生理盐水浸提72h制得浸提液(试样表面积/浸提介质=3cm2/mL)。
1.2.3急性毒性试验 选取健康昆明种小鼠16只，雌雄不限，质量20～30g，随机分为2组。实验组25mL/kg腹腔注射TiO2/PMMA IOL浸提液，对照组注射同剂量生理盐水。分别于给药后24，48，72h观察动物外观体征及饮食活动情况，记录有无毒性反应。
1.2.4亚急性毒性试验 选取健康昆明种小鼠18只，雌雄各半，质量20～30g，随机分为2组，实验组和对照组。术前尾静脉取血留作对照。实验组每只植入TiO2/PMMA IOL一枚，观察术后小鼠的活动、摄食等一般情况。对照组单笼喂养，自由摄食。2wk后测量质量，取血计数血红蛋白、红细胞、白细胞；8wk后处死动物，解剖，肉眼观察各脏器有无渗出、水肿、增生等病变，取心、肝、肾等重要脏器，甲醛溶液固定，石蜡包埋、切片，HE染色，镜检。
1.2.5溶血试验 耳缘静脉取血法抽取兔血2mL，肝素抗凝，加入2.5mL生理盐水制成稀释兔血。试验分3组：实验组、阳性组和阴性组。实验组：TiO2/PMMA IOL 5枚浸泡于10mL生理盐水中；阳性组：10mL蒸馏水；阴性组：10mL生理盐水。3组皆置于37℃恒温水浴箱中30min后，每支试管加0.2mL稀释兔血，再置于37℃恒温水浴箱保温60min。取出以1000r/min离心5min，取上清液，722型分光光度计于波长为540nm处测量各管吸光度。用下列公式计算溶血率：溶血率=（实验材料吸光度一阴性组平均吸光度）/（阳性组平均吸光度一阴性组平均吸光度）×100％
1.2.6微核试验 选取昆明种小鼠24只，质量20～30g，雌雄各半。随机分为3组，TiO2/PMMA组，阴性组和阳性组。采用两次给药法，静脉注射。第1次注射，实验组小鼠注射浸提液40mL/kg，阴性组注射生理盐水40mL/kg，阳性组注射环磷酰胺溶液35mg/kg。24h后第3次注射。于两次药后6h颈椎脱臼处死，立即取出股骨，用注射器吸取小牛血清将骨髓冲洗入离心管中，1000r/min离心10min，取沉淀搅拌均匀后，制作涂片。晾干后甲醇溶液固定，Giemsa染色，每只小鼠镜下观察1000个嗜多染红细胞，计数含微核的细胞数，计算微核细胞率。
1.2.7皮下埋置试验 选取新西兰白兔9只，质量2.0～2.5kg，雌雄各半。20g/L戊巴比妥钠(30mg/kg)经耳缘静脉麻醉后，无菌条件下，切开脊柱两侧背部皮肤，植入TiO2/PMMA IOL，缝合切口。术后2，4，8wk空气栓塞处死动物，将人工晶状体连同周围1cm范围内的组织一并取下，将周围软组织剖下，石蜡包埋、切片、HE染色、镜检。
1.2.8热原试验 选取新西兰白兔6只，随机分为2组，每组3只。实验前连续测量1wk肛温，均在正常范围38.3～40.1℃。实验组将浸提液按10mL/kg自耳缘静脉注射，对照组注射生理盐水，液体温度均为37℃。注射后每隔1h测肛温1次，共3次。并以3次体温中最高一次减去正常体温作为该兔体温的升高值。
统计学处理：采用SPSS 11.5统计分析软件行统计分析。
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