基于GelMA的类ECM水凝胶在兔角膜基质缺损中的修复效果评估

摘要

目的 评估基于甲基丙烯酰化明胶(GelMA)的类细胞外基质(ECM)水凝胶在兔角膜基质缺损模型中的应用，探索其安全性、有效性及可行性。方法 以GelMA、透明质酸(HA)、苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂(LAP)以及N-(2-氨乙基)-4-[4-(羟甲基)-2-甲氧基-5-硝基苯氧基]-丁酰胺(NB)为主要原料，制备类ECM水凝胶(GelMA/HA-NB/LAP)前体，通过紫外线照射发生交联反应而固化。采用流变仪与扫描电子显微镜(SEM)表征材料性能；通过CCK-8实验及活/死染色评估材料的体外细胞生物相容性；借助裂隙灯检查、荧光素钠染色及眼前节光学相干断层扫描(AS-OCT),评价该水凝胶在兔角膜基质缺损模型中的应用有效性与可行性。结果 流变学测试表明，单一GelMA水凝胶粘弹性不足，而GelMA/HA-NB/LAP复合水凝胶表现出良好的粘弹性。扫描电子显微镜(SEM)观察显示，两种水凝胶均具有连续多孔结构，但复合水凝胶的孔径更小、结构更致密。CCK-8实验结果显示，水凝胶组在第1天的细胞相对生存率(72.8%)显著低于对照组(P=0.000 1);第3天和第7天的生存率均超过96%,与对照组相比差异无统计学意义(P>0.05)。活/死染色结果进一步证实，两组活细胞数量基本一致。动物实验(兔角膜基质缺损模型)表明，GelMA/HA-NB/LAP复合水凝胶能有效填充并密封缺损。裂隙灯检查显示，10只兔子角膜保持良好透明度，未见明显炎症、新生血管及其他病理改变；仅2只出现上述症状。荧光素钠染色提示角膜上皮随时间推移逐渐再生。眼前节光学相干断层扫描(AS-OCT)显示，水凝胶-角膜界面随时间推移逐渐平滑(接近正常角膜弧度),且水凝胶发生降解。结论 本研究中应用的类ECM水凝胶制备简单、具有较高的安全性，在角膜基质缺损的治疗中展现出较好的临床潜力，为角膜基质缺损的治疗提供了新的思路和策略，具有重要的应用价值。

关键词

类ECM水凝胶 / 角膜修复 / 生物粘附剂

基金资助

新疆维吾尔自治区自然科学基金项目(2022D01C489); 新疆医科大学研究生创新项目(XJ2024G156)