近日，中山大學中山眼科中心袁進教授作為唯一通訊作者，中山眼科中心趙軒博士后和李賽群副主任醫(yī)師為共同第一作者在《Bioactive Materials》（Materials Science, Biomaterials領域排名Top1期刊，中科院一區(qū)，影響因子14.593）發(fā)表題為“Natural Polymer-Derived Photocurable Bioadhesive Hydrogels for Sutureless Keratoplasty”的研究論文。該團隊研發(fā)了一種由甲基丙烯?；髂z（GelMA）和氧化葡聚糖（ODex）組成的光固化生物粘合性水凝膠。該新型生物粘合劑具備良好的光學透明性、組織粘附性和細胞生物相容性，實現了無損傷、無縫線原位固定板層角膜植片，為眼科和外科手術的組織固定提供了新的思路。這也是該團隊繼“復合生物載藥角膜接觸鏡（ACS Nano 2016）”、“化學結枝修飾生物活性羊膜（Frontiers in Bioengineering 2020）”之后又一重要成果。
角膜植片的固定通過顯微縫線固定，但是存在縫線相關散光、新生血管、縫線感染等諸多潛在并發(fā)癥，影響角膜移植手術遠期療效。無縫線固定技術一直是研究的熱點，目前常用的組織粘合劑氰基丙烯酸酯和纖維蛋白膠，前者具有一定毒性、缺乏透明度和柔韌性以及快速聚合過程存在產熱效應，而低粘附強度是纖維蛋白粘合劑不可避免的缺點。
為了尋求粘合度高、安全性好的粘合劑，袁進團隊設計了一種基于GelMA的粘合性水凝膠，并通過引入ODex在可見光下固化形成雙網絡、雙交聯凝膠，實現快速有效、安全的固化與粘合（圖1）。
圖1 新型水凝膠分子構型和外觀
新型水凝膠具有理想的粘合劑理化特性，其凝固后的透光率在可見光范圍內均超過90%。且優(yōu)選成分比例（G20OD5）的粘合性凝膠具有最低的溶脹率（11.19±0.59%）和最佳的耐酶解性。在離體的豬角膜壓力測試中，G20OD5可承受超285 mmHg的眼內壓，這些性質有利于角膜厚度的維持及長時間的牢固粘合。（圖2）。
圖2 新型水凝膠理化特性
通過平面培養(yǎng)和三維立體培養(yǎng)的體外細胞實驗證明，該粘合體系無細胞毒性且不會引起角膜基質纖維細胞的轉型，導致額外的角膜基質瘢痕反應（圖3）。
圖3 新型水凝膠生物安全性
在新西蘭兔角膜板層移植模型中，該粘合劑表現出良好的操作便捷性，將粘合性水凝膠預聚液滴加在植床上后，對合供體角膜。再通過可見光（405nm）光照4分鐘實現供體與受體組織的粘合，OCT圖像顯示術后角膜供體與受體貼合緊密，邊緣連接處無明顯縫隙（圖4）。
圖4 新型水凝膠光固化重構
采用該生物粘合劑替代傳統(tǒng)縫線固定，角膜植片與角膜植床貼附良好，裂隙燈顯微鏡和眼前段OCT均顯示移植后角膜保持良好光學透明性和表面弧度。H&E染色的顯示術后56天角膜上皮層已恢復正常厚度，未觀察到炎癥細胞。結合電鏡顯示角膜基質層結構正常，受體與供體整合良好，粘合劑的緩慢降解特性完美匹配于植片-植床愈合規(guī)律（圖5）。
圖5 新型光固化凝膠的在體轉歸
該團隊研發(fā)的光固化生物粘合性水凝膠，具有高透光率、耐酶解和優(yōu)異的生物相容性，以及更高的粘附強度，新型凝膠的光固化特性為手術醫(yī)生進行手術設計規(guī)劃提供了便捷可操作性，實現植片的原位無縫線固定，將為眼科和外科手術效果的優(yōu)化和設計提供了全新的選擇，具有重要的臨床應用和轉化前景。
本項研究成果得到了國家自然科學基金(81870633)、廣東省重點領域研發(fā)計劃(2020B1111150002)的支持。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452199X21003224
（通訊員：邰夢云）
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