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多伦多大学生物材料稳定的肟交联透明质 [复制链接]

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玻璃体替代物在临床上用于维持视网膜并保持视网膜功能。然而,最常用的替代品是天然气和石油,它们分别具有缺点,包括在手术后必须严格朝下放置,并需要随后进行手术切除。最近,多伦多大学MollyS.Shoichet教授团队设计了一种由新型透明质酸-肟交联水凝胶组成的玻璃体替代物。透明质酸天然存在于眼玻璃体中,经过化学修饰,可通过肟化学与聚乙二醇-四氧胺交联,生成具有与天然玻璃体相似的物理特性(包括折射率,密度和透明度)的玻璃体替代物。

肟水凝胶在体外与来自小鼠视网膜外植体的感光细胞具有细胞相容性,在兔眼中具有生物相容性,这是由内核层和外核层中的光感受器的组织学确定的。兔眼的眼压在56d内保持一致,表明没有肿胀。该玻璃状替代物在体内稳定超过28天,此后开始降解,到第56天损失了约50%。实验证实,与注射平衡盐溶液的眼睛相比,植入的水凝胶在90天之内不会通过视网膜电图术影响视网膜功能。这种新型肟水凝胶相对于作为玻璃体替代物的现状提供了重大改进。相关论文以题为Stableoxime-crosslinkedhyaluronan-basedhydrogelasabiomimeticvitreoussubstitute发表在《Biomaterials》上。

图1.HA-肟玻璃体替代水凝胶的表征。(A)HA-肟水凝胶是通过在带有成色剂的单独注射器中将透明质酸-酮(HAK)和透明质酸-醛(HAA)与聚(乙二醇)-四氧胺(PEGOA4)混合而形成的,形成交联凝胶。(B)通过流变学测定的HAA的重量百分数增加时,HA-肟的胶凝时间更快。(C)HA-肟水凝胶在平衡盐溶液中溶胀超过28天的情况极少,这是通过相对于初始水凝胶质量的质量变化来衡量的。(D)可通过23号针在10分钟内和25号针在5分钟内用手注射HA-肟水凝胶(1.05:0.20HAK:HAA,wt%/wt%)。(E)HA-肟水凝胶的表面张力(1.05∶0.20HAK∶HAA,wt%/wt%)显着高于硅油。(F)HA-肟水凝胶通过体外透明质酸酶处理在λ=–nm之间测量,在10d内保持较高的透明度。(G)在存在或不存在HA-肟水凝胶的情况下,小鼠视网膜外植体的活力没有变化:培养24小时后,来自小鼠视网膜外植体的7-氨基放线菌素D(即,死亡或受损的细胞)光感受器的百分比(按流量测量)细胞计数。

图2.HA-肟水凝胶在兔眼中56天以上的稳定性。玻璃体切割和注射(A)HA-肟或(B)硅油后兔眼的代表性横截面。(C)称重从兔眼切开的HA-肟水凝胶以提供样品质量,将其标准化至第1天。(D)从兔眼切开的水凝胶的荧光在λex=nm和λem=nm处测量并标准化至第1天。(E)使用非线性回归拟合和单相指数衰减(R2=0.)计算的HA-肟水凝胶在体内的稳定性,其半衰期为43天。

图3.兔视网膜内外核层的组织学分析。(A)在其中具有HA-肟水凝胶的兔眼中代表性的苏木精和曙红(H&E)染色的视网膜7、28和56d。(B)在其中用硅油处理的兔眼中代表性的苏木精和曙红(H&E)染色的视网膜7和28天。比例尺代表μm。在注射HA-肟或硅油后第7、28和56天,通过核数对兔(C)外核层,(D)内核层和(E)神经节细胞层视网膜厚度进行定量。(F)注射HA-肟超过56d的兔子的眼压。

图4.荷兰带状色素兔的视网膜功能分析。(A)Vmax值和(B)从ERG数据计算的90d内注射HA-肟或BSS的眼睛的视网膜敏感性指数(K)。(C)用HA-肟或BSS处理的眼睛的代表性ERG迹线,以评估杆分离(DA0.01),混合杆-圆锥(DA3.0),视锥分离(LA3.0)和视锥反应(30Hz闪烁)。(D)90d后视网膜的代表性OCT图像,比例尺代表1.0mm。(E)通过Tono-Pen测量的90d内HA-肟或BSS的眼压。

该新型HA-肟水凝胶在折射率,密度和透明性方面与天然玻璃体相匹配。通过调节HA醛与HA酮的比例,能够控制凝胶化速率,从而控制注射性。HA-肟凝胶易于注射到兔眼中,填充玻璃体腔并满足玻璃体替代品的需求,以维持正常的眼压,随时间吸收并保持健康的功能性视网膜。这种透明质酸水凝胶成功的关键是稳定的点击化学,这在其他玻璃纤维水凝胶无法成功使用的情况下,则释放了将其用作玻璃体替代物治疗视网膜脱离的潜力。尽管气体和油类起作用,但它们对患者具有明显的不利之处,需要最终用改良的玻璃体替代物进行替代。在未来的研究中,将在较大的动物模型中研究这种HA-肟玻璃体替代物的长期视网膜功能。

参考文献:10./j.biomaterials..

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