角膜内皮再生のための生分解性および生体適合性のあるポリエチレングリコールベースのハイドロゲルフィルム

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Adv Healthc Mater.2014 Sep;3(9):1496-507. doi: 10.1002/adhm.201400045.Epub 2014-03-20.

角膜内皮再生のための生分解性および生体適合性のあるポリエチレングリコールベースのハイドロゲルフィルム

Biodegradable and biocompatible poly(ethylene glycol)-based hydrogel films for the regeneration of corneal endothelium.

Berkay Ozcelik
Karl D Brown
Anton Blencowe
Katharina Ladewig
Geoffrey W Stevens
Jean-Pierre Y Scheerlinck
Keren Abberton
Mark Daniell
Greg G Qiao

PMID: 24652807 DOI: 10.1002/adhm.201400045.

抄録

角膜内皮細胞（CEC）は、ヒトの角膜の透明性を維持する役割を担っています。CECsの損失は失明の原因となり、角膜移植を必要とする。本研究では、CECの再生と移植のための生体適合性と生分解性のあるポリエチレングリコール(PEG)ベースのハイドロゲルフィルム(PHFs)の作製について説明します。薄い50μmのハイドロゲルフィルムは、ヒトの角膜組織と同等以上の引張強度を有する。また、光透過性試験の結果、膜は98%以上が光学的に透明であることが明らかになり、in vitroでの分解試験では生分解特性が実証された。細胞培養の研究は PHFs の羊の角膜の内皮の再生を示します。生きている羊の角膜への PHFs の移植は外科目的のためのフィルムの堅牢性を示す。手術に続く 28 d 後の角膜の規則的なスリットランプの検査そして組織学はフィルムが良性であることを示す最小の炎症反応および毒性を明らかにしない。この研究の結果は PHFs が好ましい生体適合性、分解性、機械および光学特性の結果として CECs の再生および移植のためのプラットホームとして優秀な候補者であることを提案します。

Corneal endothelial cells (CECs) are responsible for maintaining the transparency of the human cornea. Loss of CECs results in blindness, requiring corneal transplantation. In this study, fabrication of biocompatible and biodegradable poly(ethylene glycol) (PEG)-based hydrogel films (PHFs) for the regeneration and transplantation of CECs is described. The 50-μm thin hydrogel films have similar or greater tensile strengths to human corneal tissue. Light transmission studies reveal that the films are >98% optically transparent, while in vitro degradation studies demonstrate their biodegradation characteristics. Cell culture studies demonstrate the regeneration of sheep corneal endothelium on the PHFs. Although sheep CECs do not regenerate in vivo, these cells proliferate on the films with natural morphology and become 100% confluent within 7 d. Implantation of the PHFs into live sheep corneas demonstrates the robustness of the films for surgical purposes. Regular slit lamp examinations and histology of the cornea after 28 d following surgery reveal minimal inflammatory responses and no toxicity, indicating that the films are benign. The results of this study suggest that PHFs are excellent candidates as platforms for the regeneration and transplantation of CECs as a result of their favorable biocompatibility, degradability, mechanical, and optical properties.