核黃素-藍光(440nm)紫外線兔鞏膜膠原交聯(lián)的生物力學(xué)研究.pdf

1、核黃素/紫外線A膠原交聯(lián)可以有效增強角膜的硬度。2003年Wollensak等人首次將核黃素/紫外線A角膜交聯(lián)用于臨床，并且取得了令人滿意的效果，之后，眼科學(xué)者針對紫外線A/膠原交聯(lián)展開了大量研究。研究結(jié)果表明，膠原交聯(lián)可以增加角膜硬度，從而控制圓錐角膜的發(fā)展。
　　圓錐角膜的病變特征是角膜進行性的前凸、變薄，這一病變特征與高度近視眼的鞏膜病變特征相似。隨著近視度數(shù)的加深，高度近視眼的鞏膜逐漸變薄，生物力學(xué)強度降低，這種改變在后極

2、部鞏膜尤為明顯。從理論上，膠原交聯(lián)可以提高鞏膜組織的硬度，從而減緩甚至阻止高度近視的發(fā)展。
　　雖然Wollensak對鞏膜組織進行核黃素/紫外線A交聯(lián)后，鞏膜的硬度增強，但出現(xiàn)照射區(qū)域視網(wǎng)膜組織損傷。實驗證實，使用0.1％核黃素配合365 nm紫外線反應(yīng)，兔鞏膜膠原交聯(lián)的最佳照射時間為40分鐘。在此模式下，被照射區(qū)域鞏膜組織生物力學(xué)明顯增強，且沒有觀察到照射區(qū)域視網(wǎng)膜組織的損傷性改變。但由于紫外線A在鞏膜的穿透能力較弱，因而不能

3、作為鞏膜膠原交聯(lián)的理想介質(zhì)。除365 nm是核黃素的吸收峰外，445 nm也是核黃素的吸收高峰。因此，理論上藍光也可以與核黃素反應(yīng)進行膠原交聯(lián)，且藍光穿透力較紫外線A強，因而藍光是更理想的交聯(lián)介質(zhì)。
　　Iseli用波長465 nm藍光與核黃素進行鞏膜膠原交聯(lián)，發(fā)現(xiàn)交聯(lián)后鞏膜的硬度較對照組增強了三倍，相應(yīng)區(qū)域視網(wǎng)膜組織未見明顯損傷。相對于465nm的藍光，440 nm的藍光更接近核黃素的吸收峰(445 nm)，理論上440 nm藍

4、光的交聯(lián)效果更理想。本次研究以新西蘭大白兔為研究對象，共分兩步進行，第一步是探尋440 nm的藍光是否適用于鞏膜膠原交聯(lián)，即用440 nm的藍光與核黃素進行兔鞏膜膠原交聯(lián)，證實交聯(lián)后鞏膜生物力學(xué)增加，且照射區(qū)域視網(wǎng)膜沒有出現(xiàn)損傷性改變;在第一部分研究的基礎(chǔ)上，第二部分將能量密度設(shè)置為10mW/cm2，尋找440 nm藍光交聯(lián)的最佳照射時間，即使用相同能量密度(10 mW/cm2)的藍光(440 nm)進行鞏膜膠原交聯(lián)，設(shè)置不同的照射時間

5、，根據(jù)交聯(lián)后鞏膜生物力學(xué)改變及照射區(qū)域視網(wǎng)膜組織的病理改變，得出440 nm藍光兔鞏膜膠原交聯(lián)的最佳照射時間。
　　第一部分核黃素/藍光(440 nm)紫外線兔鞏膜膠原交聯(lián)的研究
　　目的:
　　在活體兔鞏膜上進行核黃素/藍光(440 nm)、核黃素/紫外線A膠原交聯(lián)，探討440 nm藍光用作兔鞏膜交聯(lián)介質(zhì)的可行性。
　　方法:
　　1、實驗設(shè)計:采用隨機分組法，將36只新西蘭大白兔均分為三組，并定義左眼為

6、治療眼，右眼為對照眼。Ⅰ組:365 nm紫外線A(3 mW/cm2)照射40分鐘;Ⅱ組:440 nm藍光(10 mW/cm2)照射40分鐘;Ⅲ組:440 nm藍光(10 mW/cm2)照射10分鐘。照射后48小時處死動物、摘取眼球，每個試驗組取一只照射眼做病理學(xué)檢驗，其他的照射眼和對應(yīng)的對照眼做生物力學(xué)測試。
　　2、核黃素/藍光(440 nm)紫外線膠原交聯(lián):麻醉后，在鼻側(cè)偏上方剪開結(jié)膜，鈍性分離，暴露出鞏膜組織，牽拉縫線固定眼

7、球。照射前十五分鐘內(nèi)每隔3分鐘點適量濃度為0.1％的核黃素溶液，共計5次。然后進行照射，在照射期間采取同樣的方法每隔3分鐘點1次0.1％的核黃素溶液。照射結(jié)束后，對分離的組織進行縫合，利用左氧氟沙星滴眼液進行處理，以防感染。
　　3、鞏膜生物力學(xué)測試:將鞏膜條帶(3mm×12 mm)夾在INSTRON試驗機上重復(fù)7次加載-卸載試驗，然后采用控制位移的方法以2mm/min的速度加載，直至條帶被拉斷。定義拉斷點的瞬時應(yīng)力為極限應(yīng)力，可

8、計算出相應(yīng)的彈性模量及生理范圍彈性模量。
　　4、病理學(xué)觀察:取照射部位的組織，石蠟包埋后切片、染色，觀察組織的病理改變。
　　結(jié)果:
　　1、三組的彈性模量、極限應(yīng)力和生理范圍彈性模量均較對照組在統(tǒng)計學(xué)意義上有了較大提高(p＜0.05)。
　　2、Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ單因素方差分析:極限應(yīng)力:F=0.26， p=0.78;8％彈性模量:F=1.04， p=0.37;生理范圍彈性模量:F=0.76，p=0.48;3個組

9、在統(tǒng)計學(xué)意義上沒有較大區(qū)別。
　　3、病理學(xué)檢查表明照射區(qū)域有炎癥改變;Ⅰ組與Ⅲ組組織并未發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜的損傷;Ⅱ組組織顯示有視網(wǎng)膜的損傷。
　　結(jié)論:
　　1、藍光(440 nm)、紫外線A(365 nm)均可以與核黃素進行膠原交聯(lián)增強兔鞏膜生物力學(xué)強度。
　　2、照射能量越大，交聯(lián)效果越明顯，過強的照射導(dǎo)致視網(wǎng)膜組織的損傷。
　　3、440 nm藍光（能量密度為10 mW/cm2）與0.1％核黃素交聯(lián)，照射

10、時間為10分鐘時是安全有效的。
　　第二部分核黃素/藍光(440 nm)兔鞏膜膠原交聯(lián)最佳照射時間的研究
　　目的:
　　在第一部分研究的基礎(chǔ)上，能量密度設(shè)為10 mW/cm2，比較不同照射時間段核黃素/藍光(440 nm)兔鞏膜膠原交聯(lián)的效果及照射區(qū)域視網(wǎng)膜組織的病理改變，以期獲得440 nm藍光交聯(lián)的最佳照射時間。
　　方法:
　　1、實驗設(shè)計:本研究選用10只新西蘭大白兔，照射光源為440 nm(10

11、mW/cm2)。左眼為Ⅰ組:照射5分鐘;右眼為Ⅱ組:照射20分鐘。48小時后處死動物并摘取眼球，兩組各取一只眼進行組織病理學(xué)檢驗，其他眼進行生物力學(xué)測試。
　　2、核黃素/藍光(440 nm)鞏膜膠原交聯(lián)。
　　3、鞏膜生物力學(xué)測試
　　4、鞏膜病理學(xué)檢測。
　　結(jié)果:
　　將第一部分實驗中對照組的結(jié)果作為第二部分實驗對照組的數(shù)據(jù)。即對照組:極限應(yīng)力為6.47±1.53 MPa，彈性模量為2.95±1.92

12、 MPa，生理范圍彈性模量為4.03±0.50 MPa。
　　1、Ⅰ組與對照組相比，極限應(yīng)力、彈性模量以及生理范圍彈性模量沒有統(tǒng)計學(xué)意義的提高(P＞0.05)。
　　2、Ⅱ組與對照組相比，極限應(yīng)力，彈性模量、生理范圍彈性模量有統(tǒng)計學(xué)意義的提高(P＜0.05)。
　　3、病理學(xué)檢查顯示兩組均有炎癥細胞浸潤;Ⅰ組未顯示視網(wǎng)膜損傷特征;Ⅱ組顯示有視網(wǎng)膜的損傷。
　　結(jié)論:
　　結(jié)合第一部分實驗結(jié)果，0.1％核黃素