紫外光辐照研制新型人工晶状体及其对术后并发症的多重调控机制研究

Based on success of previous research on unilateral hydrophilic modified intraocular lens (IOL), this research program is aimed at exploring more convinient, controllable, economic, environmental-friendly surface modification technology with ultraviolet (UV) irradiation, which is easy for industrial production, to modify IOL surface. With reducing postoperative inflammation and posterior capsualar opacification (PCO) simultaneously as the main target, we take the lead to propose the concept of "bilateral modification within one step" base on method of UV irradiation. Using UV irradiation, we create highly adhesive front surface on IOL by grafting hydrophilic molecules ,and simultaneously reach low adhesion on the rear surface with UV/O3 processing. In this way, we develop a new IOL with highly adhesive front surface and low adhesive rear surface. On this basis, we will: 1 detect physical and chemical characteristics and long-term stability of the new IOL; 2 explore how the different adhesive characteristics of the new IOL surfaces impact biological behavior of cells and proteins and signal pathway molecular mechanism in this procedure; 3 observe how the new IOL inhibit postoperative inflammation and PCO in rabbit eye phacoemulsification and IOL implantation model and analyse the mechanism of reducing postoperative complications with pathological and immune analysis.

在前一课题前表面单侧亲水化改性人工晶状体（IOL）成功的基础上，本课题探寻更方便可控经济环保易于工业化生产的表面改性新技术紫外光（UV）辐照用于IOL的表面改性。以同时减少术后炎症反应及后发性白内障（PCO）为主要目标，首次提出了基于UV辐照的“一步反应，双侧改性”概念，通过UV辐照在IOL前表面接枝亲水性分子以制造低粘附前表面，同时UV/O3处理IOL后表面制造高粘附后表面，研制前表面低粘附后表面高粘附的新型IOL。在此基础上，我们将1、检测新型IOL理化特性及长期稳定性；2、研究新型IOL表面不同粘附特性对细胞及相关蛋白粘附、增殖、转分化等生物学行为的影响，并探讨不同粘附特性的IOL表面对相关蛋白、细胞、信号通路的多重调控机制；3、兔眼超声乳化植入IOL观察新型IOL对术后炎症和PCO抑制作用；病理免疫分析新型IOL降低术后并发症的机制。

本课题基于人工晶状体（IOL）植入后的病理生理特点及紫外光辐照表面改性技术的优良特性设计了“一步反应，双侧改性”的IOL表面改性方案，通过紫外辐照过程中IOL表面接受不同的紫外辐射能量研制出前表面低粘附后表面高粘附的新型IOL ，能同时降低前后表面相关并发症。.本课题成功利用紫外光辐照技术研制出前表面中央区接枝磷脂MPC后表面生成活性基团的丙烯酸酯IOL。红外光谱、电子能谱对IOL进行表面元素分析证实了MPC在IOL表面的接枝。接触角测定仪评定了IOL前后表面的表面张力变化，证实接枝MPC后的IOL前表面光学区接触角明显下降显示亲水特性，IOL的后表面保持疏水性。光学力学通过CFDA检测证实新型IOL的理化特性、稳定性、光学力学特性符合标准。扫描电镜及原子粒显微镜（AFM）显示表面紫外光辐照未对IOL表面造成物理损坏，而且MPC接枝使IOL表面形态更加平滑。常温储藏IOL6个月连续测量接触角证实其稳定表面特性。本课题进行了巨噬细胞粘附及炎症细胞粘附均实验证实新型IOL能减少细胞的粘附、增殖、纤维化。免疫荧光检测显示新型IOL能抑制多种促炎因子如Laminin、ICAM-1等粘附蛋白和Fibronectin、Alpha-SMA等转分化蛋白的表达从而抑制细胞粘附、增殖、转分化。IOL囊膜模型试验证实后表面疏水的IOL能提供屏障作用减少晶状体上皮细胞在后表面和囊膜间的增殖从而减少后囊膜混浊（PCO）。动物实验进一步证实新型IOL能减少炎症反应，并且病理证实ɑ-SMA和fibronectin在表面改性后IOL囊膜的表达改变从而进一步揭示新型IOL能减少炎症反应和后发障的病理机制。.本课题的顺利完成为新型IOL的研发和表面改性建立了实践基础，并揭示了IOL表面特性对炎症反应和后发障的调控机制。本课题研制的新型IOL 能降低术后的炎症反应和后发障两大并发症，具有良好的生物相容性，有重要的临床医学价值，有利于提高国产IOL 自主创新能力，并为IOL 生物相容性研究打下理论和实验基础。