人工視覺用聚酰亞胺薄膜電極的生物相容性及電刺激對神經膠質細胞的影響.pdf

1、1.目的
　　 人工視覺是指由植入視覺假體產生電信號,刺激并激活視覺系統(tǒng),從而使失明或瀕臨失明的患者重新獲得部分有用視力。我國則于2005年批準了首個“973”項目,對人工視覺功能修復的基礎理論與關鍵科學開展研究。先期,我們應用計算機技術,已初步成功重建了大鼠視神經內微血管的三維模型,確定了視覺假體電極接入視神經的最佳窗口。而生物相容性則是決定視覺假體材料是否能應用于臨床的先決條件之一,本課題從神經膠質細胞的體外培養(yǎng)入手,參照有

2、關標準采用了多種生物學試驗方法,研究視神經膠質細胞與聚酰亞胺薄膜電極的黏附性及生物相容性、最佳體外電脈沖刺激參數,為人工視覺假體材料的植入及刺激參數的選擇提供實驗依據。
　　 2.方法
　　 本研究采用植塊培養(yǎng)方法獲得大鼠的視神經膠質細胞,用免疫熒光染色方法對細胞進行鑒定,選用傳至3-5代的細胞用于生物相容性進行檢測。
　　 通過制備聚酰亞胺薄膜電極浸提液,用CCK-8法檢測其細胞毒性,計算細胞相對增殖率,并繪制

3、細胞增值曲線。采用6級毒性分級法評價材料毒性,即0級為≥100％;1級為75％～99％;2級為50％～74％;3級30％～49％;4級為15％～29％;5級0～14％。將細胞接種在底部放置有聚酰亞胺薄膜電極材料的培養(yǎng)板,分別于第1,3,5,24小時觀察細胞貼壁程度,檢測其短期黏附性;將聚酰亞胺薄膜電極固定在培養(yǎng)板的底壁,接種剪碎的視神經組織塊或經傳代的視神經膠質細胞,倒置顯微鏡和掃描電鏡下觀察細胞在聚酰亞胺薄膜電極上的黏附及生長情況。<

4、br>　　 建立電刺激神經膠質細胞體外模型,觀察脈沖電流對神經膠質細胞生物學特性的影響。
　　 3.結果
　　 體外培養(yǎng)視神經組織塊至第6-10天,可見細胞從組織塊中爬出,多為長梭形,呈束狀或條索狀排列,核呈圓形或卵圓形。細胞培養(yǎng)9-14天后進行傳代,經過3-5代擴增后,應用免疫熒光染色顯示95％以上細胞為GFAP陽性。
　　 CCK-8法檢測聚酰亞胺薄膜電極浸提液的細胞毒性,其OD值和細胞RGR與完全培養(yǎng)液比

5、較差異不具有顯著性,且表現出較高的細胞增殖率,浸提液組細胞毒性級為0-1級,即無細胞毒性作用,且隨著培養(yǎng)時間的延長,細胞毒性趨于0級。短期黏附測試顯示接種1、3小時薄膜電極組黏附性低于空白對照組,而接種5小時后,薄膜電極組與空白對照組比較差異無顯著性意義,表明隨時問的延長薄膜電極組的黏附性增加。聚酰亞胺薄膜電極表面的細胞黏附生長良好,該材料對體外培養(yǎng)的細胞形態(tài)無損害,對細胞的生長和增值均無明顯抑制作用。掃描電鏡下神經膠質細胞緊密貼附在材

6、料表面,鋪展良好并連接成片。
　　 將電脈沖刺激的電壓與寬度分別固定為2.4V與5ms,給神經膠質細胞施以不同頻率的刺激,發(fā)現當頻率為10Hz時,脫落和死亡細胞較多,而當頻率為1Hz則較少,兩者之間的差異具有顯著性(P＜0.05),提示當刺激頻率越低,對細胞的影響則越小。
　　 4.結論
　　 原代混合膠質細胞的培養(yǎng)純化后,獲得的星形膠質細胞純度較高、活力較好,達到生物相容性測試要求。通過體外實驗證實,聚酰亞胺薄