【盘点】眼科中新材料研究进展

2019-07-27 MedSci 网络

Biofabrication :角膜基质组织与压缩胶原蛋白的生物复合材料具有进行角膜缘重建的潜在价值 韩国浦项科技大学机械工程系的Hong H1和韩国Kyungpook国立大学医学院眼科学系的Huh MI近日在Biofabrication发表了一篇文章,他们首先提出了一种基于生物复合材料的形式,可进行缝合的、作为LESC载体的压缩胶原。 最近,使用压缩胶原蛋白作为角膜缘上皮干细胞(LE

Biofabrication :角膜基质组织与压缩胶原蛋白的生物复合材料具有进行角膜缘重建的潜在价值

韩国浦项科技大学机械工程系的Hong H1和韩国Kyungpook国立大学医学院眼科学系的Huh MI近日在Biofabrication发表了一篇文章,他们首先提出了一种基于生物复合材料的形式,可进行缝合的、作为LESC载体的压缩胶原。

最近,使用压缩胶原蛋白作为角膜缘上皮干细胞(LESC)载体,治疗角膜缘干细胞缺陷(LSCD)的替代物已经引起了广泛关注。因为与常规胶原水凝胶相比,它在机械性能更具有优势,改善了胶原纤维结构。然而,对于抵抗由手术缝合引起的力较差,并且对酶降解的也具有低抗性,其机械强度有限。其作为LESC载体的临床功效也没有通过体内移植实验进行研究。

通过将脱离的细胞角膜(dCL)(其是从角膜屈光手术获得的脱落细胞基质组织)整合在压缩胶原内,形成夹层结构,从而制作生物复合材料。缝合线测试证实,与压缩胶原(0.02±0.01N)相比,生物复合材料具有更高的缝合线强度(0.56±0.12N)。生物复合材料对酶降解的抗性也高出3倍以上,表明移植后具有长期的稳定性。体外细胞培养结果表明,生物复合材料可以有效支持LESCs的扩增和分层,表达假干细胞和分化角膜上皮细胞的标记物。最后,生物复合材料可以将LESC稳定地递送到兔子LSCD模型的眼睛上,并且有效地重建眼表面,这证明其临床功效具有重要的应用价值。

原文出处:Hong, H., et al., Decellularized corneal lenticule embedded compressed collagen: Toward a suturable collagenous construct for limbal reconstruction. Biofabrication, 2018.

Tissue Eng Part A:有机酸处理角膜后实现去除细胞并可以用于角膜移植

台湾大学医学院和工程学院生物医学工程研究所的Lin H和台北医科大学医学院眼科的Wang T近日在Tissue Eng Part A发表了一篇文章。在这项研究中,他们开发了一项新的技术,通过有机酸处理来制备去除细胞的猪角膜(dPC)支架。

由于缺乏角膜供体,所以一个重要的研究领域是开发生物工程角膜来治疗角膜失明。没有细胞的角膜已经成为一个满足临床需求的重要研究领域。然而,目前其应用的局限性在于还没有开发出合适的去除细胞的方法。有机酸是动物组织和植物中的天然成分,可以安全地通过中和形成无害的盐。

通过组织学和生物化学的方法进行定量分析,发现去除了细胞,并且完整的细胞外基质得到保留。另外,dPC支架显示出多孔平行的层状显微结构和良好的生物力学性质。体外细胞培养证明,dPC支架具有良好的生物相容性,多孔显微结构为基质角膜细胞的生长提供了理想的空间。此外,体内植入实验显示出理想的上皮再生过程、基质细胞再生和良好的透明程度。

因此,他们认为,通过有机酸处理制备的dPC支架可能是用于角膜移植的非常有前景的生物材料。

原文出处:Lin, H., et al., Development of Decellularized Cornea by Organic acid Treatment for Corneal Regeneration. Tissue Eng Part A, 2018.

Exp Eye Res:负载贝伐单抗的白蛋白纳米颗粒在治疗角膜新生血管中的体内研究

西班牙纳瓦拉大学的LuisdeRedinI等人近日在Exp Eye Res杂志上发表了一篇文章,他们工作的目的是评估贝伐单抗负载白蛋白纳米粒子在CNV大鼠模型中的作用。

角膜新生血管形成(CNV)与不同的眼病相关,包括感染性角膜炎、沙眼或角膜创伤等。基于局部使用抗VEGF的药理学治疗显示在CNV的治疗和预防中是有效的。

无论是"裸露的"(B-NP)还是涂有PEG 35,000(B-NP-PEG)的贝伐单抗纳米颗粒,每天在动物的眼睛中施用一次(10μL,每24小时4mg/mL),连续7天。使用贝伐单抗和地塞米松作为对照,每12小时以相同剂量给药。

在研究结束时,接受B-NP治疗的动物比单独贝伐单抗治疗的动物的新血管形成面积少约2倍。在该研究中,地塞米松没有显示出对CNV的抑制作用。所有这些结果都通过组织病理学分析得到证实,其清楚地显示用纳米颗粒治疗的眼睛具有较低水平的纤维化、炎症和水肿。

总之,他们认为,包封在人血清白蛋白纳米颗粒中的贝伐单抗改善了CNV动物模型中的功效。

原文出处:Luis de Redin, I., et al., In vivo effect of bevacizumab-loaded albumin nanoparticles in the treatment of corneal neovascularization. Exp Eye Res, 2019: p. 107697.

Artif Cells Nanomed Biotechnol:低MW PLGA设计的多孔微球可以有效运载治疗细胞

韩国首尔中央大学药学院的Kim H1和Kim BR近日在Artif Cells Nanomed Biotechnol发表了一项重要工作。这项研究旨在开发具有合适多孔结构的,可以用于细胞递送的机械性质的多孔微球。其材料具有较弱的机械强度和快速降解的特征,其分子量(MW)相对较低,是一种多聚(丙交酯 - 乙交酯)(PLGA),可以用于治疗角膜内皮相关疾病。

他们通过改变制备条件,制备具有不同孔径的30kDa PLGA的多孔微球,平均孔径为人胚肾293细胞的0.5、1、2和3倍。他们使用293T细胞作为模型细胞用于细胞研究。发现平均孔径比单细胞大两倍的微球最适合用于细胞负载,同时也具有良好的机械性能、可注射性和生物降解等特性。为了最大程度的增加微球中的细胞负载量,进一步优化微球的细胞粘附性质和细胞负载条件,可以使细胞负载量增加约4.2倍。

因此,这项工作提示,使用低MW PLGA设计的多孔微球有望作为角膜内皮细胞的递送系统,用于角膜内皮的再生治疗。

原文出处:Kim, H., et al., Controlled formation of polylysinized inner pores in injectable microspheres of low molecular weight poly(lactide-co-glycolide) designed for efficient loading of therapeutic cells. Artif Cells Nanomed Biotechnol, 2018: p. 1-14.

Orbit:迷你monoka支架植入手术可以用于常年过敏性结膜炎患者

以色列Tzrifin的Assaf Harofeh医疗中心眼科的Or L、Zadok D和Hartstein ME近日在Orbit发表了一项重要工作,他们评估了通过植入mini-monoka(MM)支架治疗常年过敏性结膜炎(PAC)和泪点狭窄的有效性。

他们对20名患有PAC并伴有泪点狭窄的患者进行了回顾性病例分析,总共有40只眼睛被研究。这些患者接受了MM(FCI Ophthalmics,Pembroke,MA,USA)支架植入手术。

分析结果表明,有19名患者(95%)为女性,年龄范围为19-66岁,平均年龄为40.6±25.4岁。所有20名患者(100%的眼睛)都有PAC和泪点狭窄的症状。所有20名患者(40只眼)均接受过局部治疗,包括类固醇治疗等。在进行MM支架植入手术后,19名患者(95%的眼睛)的过敏症状(撕裂和结膜炎症)得到显着改善。

因此,他们认为,泪点狭窄可能在PAC的复发中具有重要作用。MM支架植入手术是一种简单、安全、有效的治疗选择,同时也是一种相对非侵入性的治疗手段,可以用于泪点狭窄的情况下治疗PAC。

原文出处:Or, L., D. Zadok, and M.E. Hartstein, Mini-monoka stenting for patients with perennial allergic conjunctivitis. Orbit, 2018: p. 1-5.

J Biomed Mater Res A:通过分子层沉积技术为上皮细胞构建生物相容性底物

奥斯陆大学化学系的Momtazi L和哈佛医学院眼科的Dartt DA近日在J Biomed Mater Res A发表了一篇重要的文章,他们通过分子层沉积技术为上皮细胞构建生物相容性底物。

在再生医学领域中,对可作为表面涂层的新型生物相容性材料需求很高。他们探索了用于构建表面涂层的分子层沉积(MLD)技术,并引入了一组由氨基酸、核酸碱基和生物相容性金属钛组成的新基质。

底物由四异丙醇钛(TTIP)与1-赖氨酸、甘氨酸、1-天冬氨酸、1-精氨酸、胸腺嘧啶、尿嘧啶和腺嘌呤组成,还包括基于氯化锆和对苯二甲酸等。通过原子层沉积制成氧化钛(TiO 2),未涂的盖玻片用作对照。使大鼠结膜上皮杯状细胞在RPMI 1640中生长,并通过RT-PCR、免疫荧光分析细胞附着、增殖和生存能力。

在MLD和未涂覆的底物上培养的细胞出现增殖(Ki67阳性)。在MLD底物上培养3小时后的细胞附着与未涂覆的盖玻片相似(p> 0.05)。4天后用alamarBlue测定细胞增殖,发现与未涂覆的盖玻片相比,所有MLD底物上显着升高(p <0.05),而含对苯二甲酸的MLD底物增殖明显下降(p <0.01)。在5天后,LIVE /DEAD评估的所有底物的活力都很高(> 85%)。因此,他们认为,新型MLD技术有望指导适应上皮细胞生长的生物相容性底物的构建。

原文出处:Momtazi, L., et al., Molecular layer deposition builds biocompatible substrates for epithelial cells. J Biomed Mater Res A, 2018.

 



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