
如意文献第198篇成果分享——角膜内皮细胞(Corneal Endothelial Cells,CECs)位于角膜后表面,是维持角膜透明和正常视觉功能的关键结构。由于其几乎不具备再生能力,当细胞数量因疾病、外伤或手术等原因减少至临界值时,可导致角膜持续水肿,最终发展为大泡性角膜病变(Bullous Keratopathy),严重影响患者视力。目前,角膜移植仍是治疗角膜内皮失代偿的主要方式,但受供体角膜短缺限制,组织工程角膜内皮替代材料已成为近年来的研究热点。
解放军总医院王丽强、黄一飞团队联合清华大学杜亚楠团队在生物材料领域权威期刊Advanced Healthcare Materials(IF=9.6)发表研究,成功研发出一种两亲性无细胞人工角膜内皮层,以纯合成材料重建角膜内皮屏障功能。研究过程中,从植入后材料贴附状态、角膜厚度变化到长期安全性评估,均依赖Intalight赛炜如意全眼OCT的高质量AS-OCT成像进行连续随访,该设备为创新材料的疗效评价和临床转化提供了重要影像学依据。

Potential of an Amphiphilic Artificial Corneal EndothelialLayer as a Replacement Option for Damaged CornealEndothelium文献截图
如意全眼OCT科研价值凸显
在眼科植入材料的研发中,如何无创、动态、精准地评估材料在活体眼内的状态是最大难点。但是,这正是Intalight赛炜如意全眼OCT展现硬核科研实力的绝佳舞台。如意全眼OCT首创多镜头组合设计,在黄斑视盘精细成像、眼底超广角成像、全景前节成像及动物成像等不同应用场景,实现专镜专用,避免传统“一镜通用”带来的性能妥协,让不同科研与临床需求均能获得更优的成像表现。其中,专业前节镜头采用内置电动切换设计,可快速完成前后节成像模式切换,获得高达3.8μm的高质量前节断层影像,适用于人工角膜、生物材料、角膜移植及前节疾病等科研场景,为组织工程研究提供稳定、可靠的影像支持。

研究设计
研究团队采用甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)与二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)按10:1比例共聚,精准制备出厚度仅60μm的人工角膜内皮膜。并利用1%聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对材料单侧进行表面改性,使其形成"角膜侧亲水、房水侧疏水"的两亲性结构。动物实验以新西兰白兔为模型,刮除角膜内皮构建内皮失代偿模型,共设置三组:
+PVP组:植入经PVP处理的人工膜;
-PVP组:植入未经PVP处理的人工膜;
Sham组:仅去除角膜内皮,不植入人工膜。
每组5只。术后在1天、4天、7天、14天四个时间点,通过裂隙灯、如意全眼OCT、
Pentacam、活体共聚焦显微镜及组织病理等多种手段,对角膜透明度、角膜厚度、材料贴附情况及组织恢复进行综合评价,并开展100天长期随访,以验证人工材料的稳定性和生物相容性。

示意图1:从两亲性PEGDA膜的制备到其植入兔眼前房的整个流程示意图。A:PEGDA膜的制备工艺;B:膜单侧表面由疏水向亲水的转化;C:两亲性PEGDA膜移植入兔眼前房;D:PEGDA膜的合成路线与合成机理。

结果图1:两亲性PEGDA膜的理化及生物学性能表征。
结果图3:术后1、4、7及14d的AS-OCT图像及角膜厚度变化。A:AS-OCT图像显示,+PVP组角膜
水肿减轻(角膜厚度减薄),且膜紧密贴附于角膜;相比之下,-PVP组术后1d膜仅贴附于角膜后部,至第4d时膜发生部分或完全脱失,坠入前房(比例尺=250μm)。B:角膜厚度变化趋势图(n=5)。
研究成果
研究结果显示:这种两亲性人工角膜内皮膜具有良好的透明性、可折叠性及生物相容性,可通过类似角膜内皮移植的方式植入,并稳定贴附于角膜后表面。
与未经PVP处理组相比,经PVP处理后的人工膜表现出更加稳定的贴附能力,整个观察期间未发生脱落;同时,角膜水肿明显减轻,角膜厚度逐步恢复正常,角膜透明度显著改善。
组织学及炎症检测进一步证实,该材料具有良好的生物相容性,植入后未引起明显炎症反应;100天长期观察中,人工膜仍保持稳定贴附,提示其具备较好的长期应用潜力。

结果图9:PEGDA两亲性膜植入后100d的OCT扫描结果。A:两条相互垂直的箭头指示了B图中的断层扫描位置及方向。此外,可见角膜上皮及基质层内呈云雾状的Haze(角膜haze)。B:局部高清扫描图像:上图显示角膜上皮下及Bowman层内存在类似Haze的高密度信号;下图显示明显的角膜上皮变薄,且上皮下可见部分高密度区(比例尺=250μm)
临床意义
近年来,人工角膜、生物材料、细胞治疗及再生医学快速发展,对前节影像提出了更高要求。
1、对于组织工程研究而言,科研评价已从"是否植入成功",逐步转向"是否真正恢复组织功能"。这意味着研究者不仅需要观察植入物的位置,更需要精准评估角膜厚度变化、组织恢复过程以及长期稳定性。
2、Intalight赛炜如意全眼OCT凭借无创、高分辨率、可重复、可量化等优势,能够持续记录角膜结构变化,为新材料研发提供可靠、客观的影像学证据,也正在成为组织工程研究不可或缺的重要评价平台。
3、对于人工角膜、生物支架、角膜移植等前节研究而言,高质量AS-OCT所提供的不仅是清晰影像,更是科研数据的重要来源。

愿景与展望
随着角膜组织工程不断迈向临床转化,影像技术在科研中的作用也将持续提升。从材料研发、动物实验,到临床随访,高质量AS-OCT正在贯穿整个研究流程,为新型治疗方案提供更加全面、客观的评价依据。
作为集眼底与前节成像于一体的全眼OCT平台,Intalight赛炜如意全眼OCT具备高分辨率前节断层成像、角膜厚度精准测量及长期随访等能力,可为人工角膜、生物材料评价、角膜移植及角膜再生等研究提供稳定可靠的影像支持。
未来,随着更多创新材料和再生医学技术不断涌现,AS-OCT也将从传统检查设备,逐步发展成为连接基础研究与临床转化的重要科研平台,为前节疾病研究带来更多可能。
通讯作者:
黄一飞教授,解放军总医院第三医学中心
杜亚楠教授,清华大学医学院
王丽强教授,中国人民解放军总医院
第一作者:
方逸凡,南部战区空军医院