应用细菌纤维素膜构建组织工程角膜基质的实验研究

Corneal blindness was an important disease in the ocular blindness. Penetrating keratoplasty was useful method, but these also exhibited a relatively high host rejection rate. And there was a shortage of corneal donors woldwide. Bionmaterials for corneal tissue engineering must demonstrate several critical features for potential utility in vivo, including transparency,mechanical integrity, biocompatibility and slow biodegradation. Bacterial cellulose (BC) was a new nanometer biomaterial. It had good biocompatibility and biodegradation was controlled well. And BC was transparent and its thickness and aperture could be modified. So the cells could not only grow in the BC but also arrange regularly according to layers structures of BC. BC had good toughness. So BC was. This study was to culture the epithelia and stromal cells on the BC and to observe the biocompatibility of BC. And to observe the transparency of BC in the rabbit corneas. This study would provid the basis for the cornea stromal tissue engineering.

角膜病是主要的致盲性眼病之一。穿透性角膜移植术是主要的治疗方法，但目前存在角膜植片供体不足，术后移植排斥等问题。角膜组织工程学研究中，角膜构建材料是限制其发展的重要因素。细菌纤维素是一种新型天然纳米生物材料，具有较好的生物相容性及体内降解可控性，重要的是它有极好的透明性，膜的厚度及孔径可控，细胞不仅能在膜内部生长，并且其特有的板层结构作为支架，还能为细胞呈现规律生长提供可能，并且其有较强的韧性，成为其作为角膜基质组织替代物极大的优势。本研究拟通过体外在细菌纤维素膜上培养角膜上皮细胞及角膜基质细胞，观察细菌纤维素膜的生物相容性，并观察角膜基质细胞在细菌纤维素膜内部生长情况及排列情况，并通过动物实验观察细菌纤维素在体内的透明性及生物相容性，为组织工程角膜基质的临床应用提供实验基础。

角膜病是主要的致盲性眼病之一。穿透性角膜移植术是主要的治疗方法，但目前存在角膜植片供体不足，术后移植排斥等问题。角膜基质组织工程学研究中，角膜基质构建材料是限制其发展的重要因素。细菌纤维素（BC）是一种新型天然纳米生物材料，具有较好的生物相容性及体内降解可控性，重要的是它有极好的透明性，膜的厚度及孔径可控，并且其有较强的韧性，成为其作为角膜基质组织替代物极大的优势。实验所用细菌纤维素膜由天津大学材料科学与工程学院提供，根据角膜特性，制备了复合细菌纤维素，复合材料的含水率高达73％，与天然角膜的含水率（78％）非常接近，材料对可见光具有良好的透光率,并进行了细菌纤维素生物相容性改进及造孔。本研究通过体外在细菌纤维素膜上培养兔角膜上皮细胞及角膜基质细胞，发现上皮细胞及基质细胞生长良好，存活率接近100%，细胞在纤维素膜上的生长呈规律极性排列，扫描电镜及透视电镜均证实，角膜上皮细胞及基质细胞在细菌纤维素膜上生长状态活跃，细胞排列成有规律的极性排列，可见明显的细胞叶状突起，丝状伪足，细胞与细菌纤维素膜连接紧密，细胞器结构丰富，并可见分裂相细胞。细菌纤维素膜移植于兔角膜基质囊袋内观察结果发现，术后裂隙灯下及病理学观察1天，1周，1月，3月，细菌纤维素膜透明性稳定，周围角膜组织无明显水肿，浸润，未见新生血管长入。病理学检查发现细菌纤维素膜结构与角膜基质板层结构极为相似。本研究证实细菌纤维膜有望成为构建组织工程角膜基质的新型生物学材料。