眼内レンズ表面への親水・疎水ミクロドメイン構造形成と細胞・タンパク質付着抑制

人工晶状体表面亲水/疏水微区结构的形成以及细胞/蛋白质粘附的抑制

基本信息

批准号：
19659446
负责人：
佐藤雄二
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

エレクトロウェッティングを用いて水と眼内レンズとの密着性を高め、この状態でArFエキシマレーザーの縮小投影露光にて、IOL表面に親水-疎水ミクロドメイン構造を形成させた。これによって、タンパク質や脂肪の付着を抑制する眼内レンズを開発した。一般的にプラスチックの表面改質法には、化学薬品処理、プラズマ処理等が用いられている。しかしこれらの改質法は、物理的に試料表面を粗面化しているため、材料表面が劣化するだけでなく、タンパク質や脂肪が沈着する。他方、水-試料間に高電圧を印加し、一時的に水との接触角を小さくするエレクトロウェッティング法がある。この手法は、電圧印加している状態では水との接触角を小さくすることは出来るが、電圧印加をやめると、再び接触角は元に戻ってしまう。そこで我々は、エレクトロウェッティング法の一時的に水と試料の密着性が高くなった状態を利用して、この状態でArFエキシマレーザーを照射することで、IOL表面に長期間安定な親水性を発現させた。IOLと合成石英の間隙に反応溶液としてH_2Oを注ぎ、この状態で合成石英とIOL間に高電圧を印加し、エキシマレーザーを縮小投影露光する。改質した試料の水との接触角を測定した結果、110°であるシリコーン製IOLの接触角を60°に改質するためには、レーザーのエネルギー密度27[mJ/cm^2]で、30000shot以上が必要であった。しかし、高電圧印加と光照射を併用して光表面改質を行った結果、1/10の3000shotで接触角を50°に改質することが出来た。改質した試料をフィブリン水溶液に浸漬させ、生体適合性のタンパク質指標であるフィブリン吸着テストを行った。その結果、20μm間隔に親水基を配列させたミクロドメイン構造では、シリコンーン製IOLでは1/5、PMMA製では1/20の付着量と、フィブリン付着が抑制している事を明らかにした。

电润湿用于增加水和人工晶状体之间的粘附力，在这种状态下，使用ArF准分子激光减少投影曝光，在IOL表面上形成亲水-疏水微区结构。这导致了抑制蛋白质和脂肪粘附的人工晶状体的发展。塑料表面改性一般采用化学处理、等离子处理等。然而，这些改性方法使样品表面物理粗糙化，不仅使材料表面劣化，而且导致蛋白质和脂肪的沉积。另一方面，存在一种电润湿方法，其中在水和样品之间施加高电压以暂时减小与水的接触角。利用该方法，在施加电压时可以减小与水的接触角，但是当停止施加电压时，接触角恢复到原始值。因此，我们利用电润湿过程中水与样品之间暂时增加的粘附力，并在这种状态下用ArF准分子激光照射IOL，以在IOL表面上产生长期稳定的亲水特性。将H_2O作为反应溶液倒入IOL和合成石英之间的间隙中，在这种状态下，在合成石英和IOL之间施加高电压，并使用准分子激光器进行还原投影曝光。测量改性样品与水的接触角的结果发现，为了将有机硅IOL的接触角改性为60°，即110°，激光能量密度为27[mJ/cm^ 2] 需要超过 30,000 次射击。然而，通过结合高压施加和光照射进行光学表面改性，我们能够通过 3000 次射击将接触角修改为 50°（1/10）。将修饰后的样品浸入纤维蛋白水溶液中，进行纤维蛋白吸附测试，纤维蛋白吸附测试是生物相容性的蛋白质指标。结果表明，亲水基团以20μm间隔排列的微区结构可抑制纤维蛋白粘附，粘附量为硅胶人工晶状体的1/5，PMMA人工晶状体的1/20。