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目的:研究聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料纳米银涂层的抗菌性及植入兔角膜内生物相容性。
方法:使用物理热蒸镀(Thermal Evaporation)方法在PMMA植片表面进行纳米银微粒涂层,制成Ag-PMMA植片。选用X射线光电子能谱分析仪(XPS)对材料表层化学组成进行分析检测,使用电感耦合等离子光谱发生仪(ICP)检测纳米银涂层的银离子释放效果。将实验组的Ag-PMMA植片与对照组未经改性的PMMA植片分别与人工角膜植入术后感染常见菌:金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌和铜绿假单胞菌标准菌株和临床耐药菌一同培养孵育,评价纳米银涂层的抗菌性。将实验组及对照组的PMMA植片植入家兔角膜基质层囊袋内,在术后2d、7d、30d、60d经裂隙灯连续观察角膜炎症反应及新生血管生成情况,进行统计分析;于术后7d、1m、2m取材,分别进行HE染色、免疫组织化学染色;于术后2m行扫描电镜观察,评价纳米银涂层与家兔角膜组织的生物相容性。
结果:XPS结果显示物理热蒸镀方法可在PMMA材料表面成功涂布银元素涂层。银离子释放实验结果显示纳米银涂层在PBS缓冲液中可缓慢而持久地释放银离子。体外抗菌实验结果显示,不论是对周围液体环境中的游离菌还是附着在材料表面的粘附菌,纳米银涂层都有良好的抗菌效果,且对铜绿假单胞菌的抗菌性最为显著。使用裂隙灯在植片植入术后2d、7d、30d、60d观察角膜炎症反应及新生血管生成情况,实验组与对照组观察分析结果无明显差异。组织学观察可见与对照组相似,纳米银涂层并未促进炎性反应和新生血管生成,未破坏成纤维细胞的增殖。随着观察时间的延长,植片周围的Ⅰ型胶原蛋白及纤维连接蛋白含量逐渐增多,而Ⅲ型胶原蛋白含量在术后第一个月内增加,随后逐渐下降。扫描电镜观察可见植片周围新生胶原纤维排列整齐有序。
结论:经纳米银涂层改性的人工角膜材料对眼科术后常见菌具有显著的抗菌活性,且有效抗菌时间持久。涂层材料不会增加炎症反应和新生血管的发生率,对植片周围角膜胶原纤维的生长排列未造成明显影响,与角膜组织具有良好的生物相容性。因此,纳米银涂层在人工角膜材料表面改性、增加人工角膜材料抗菌性、减少植入术后眼内炎的发生率方面具有良好的应用前景。