人工視覺用聚酰亞胺薄膜電極的生物相容性及電刺激對(duì)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的影響.pdf

1、1.目的
　　 人工視覺是指由植入視覺假體產(chǎn)生電信號(hào),刺激并激活視覺系統(tǒng),從而使失明或?yàn)l臨失明的患者重新獲得部分有用視力。我國(guó)則于2005年批準(zhǔn)了首個(gè)“973”項(xiàng)目,對(duì)人工視覺功能修復(fù)的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵科學(xué)開展研究。先期,我們應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù),已初步成功重建了大鼠視神經(jīng)內(nèi)微血管的三維模型,確定了視覺假體電極接入視神經(jīng)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(yīng)用于臨床的先決條件之一,本課題從神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的體外培養(yǎng)入手,參照有

2、關(guān)標(biāo)準(zhǔn)采用了多種生物學(xué)試驗(yàn)方法,研究視神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)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(shù),為人工視覺假體材料的植入及刺激參數(shù)的選擇提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　 2.方法
　　 本研究采用植塊培養(yǎng)方法獲得大鼠的視神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,用免疫熒光染色方法對(duì)細(xì)胞進(jìn)行鑒定,選用傳至3-5代的細(xì)胞用于生物相容性進(jìn)行檢測(cè)。
　　 通過制備聚酰亞胺薄膜電極浸提液,用CCK-8法檢測(cè)其細(xì)胞毒性,計(jì)算細(xì)胞相對(duì)增殖率,并繪制

3、細(xì)胞增值曲線。采用6級(jí)毒性分級(jí)法評(píng)價(jià)材料毒性,即0級(jí)為≥100％;1級(jí)為75％～99％;2級(jí)為50％～74％;3級(jí)30％～49％;4級(jí)為15％～29％;5級(jí)0～14％。將細(xì)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(shí)觀察細(xì)胞貼壁程度,檢測(cè)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(jīng)組織塊或經(jīng)傳代的視神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,倒置顯微鏡和掃描電鏡下觀察細(xì)胞在聚酰亞胺薄膜電極上的黏附及生長(zhǎng)情況。<

4、br>　　 建立電刺激神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞體外模型,觀察脈沖電流對(duì)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞生物學(xué)特性的影響。
　　 3.結(jié)果
　　 體外培養(yǎng)視神經(jīng)組織塊至第6-10天,可見細(xì)胞從組織塊中爬出,多為長(zhǎng)梭形,呈束狀或條索狀排列,核呈圓形或卵圓形。細(xì)胞培養(yǎng)9-14天后進(jìn)行傳代,經(jīng)過3-5代擴(kuò)增后,應(yīng)用免疫熒光染色顯示95％以上細(xì)胞為GFAP陽(yáng)性。
　　 CCK-8法檢測(cè)聚酰亞胺薄膜電極浸提液的細(xì)胞毒性,其OD值和細(xì)胞RGR與完全培養(yǎng)液比

5、較差異不具有顯著性,且表現(xiàn)出較高的細(xì)胞增殖率,浸提液組細(xì)胞毒性級(jí)為0-1級(jí),即無(wú)細(xì)胞毒性作用,且隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng),細(xì)胞毒性趨于0級(jí)。短期黏附測(cè)試顯示接種1、3小時(shí)薄膜電極組黏附性低于空白對(duì)照組,而接種5小時(shí)后,薄膜電極組與空白對(duì)照組比較差異無(wú)顯著性意義,表明隨時(shí)問的延長(zhǎng)薄膜電極組的黏附性增加。聚酰亞胺薄膜電極表面的細(xì)胞黏附生長(zhǎng)良好,該材料對(duì)體外培養(yǎng)的細(xì)胞形態(tài)無(wú)損害,對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)和增值均無(wú)明顯抑制作用。掃描電鏡下神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)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(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞施以不同頻率的刺激,發(fā)現(xiàn)當(dāng)頻率為10Hz時(shí),脫落和死亡細(xì)胞較多,而當(dāng)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(dāng)刺激頻率越低,對(duì)細(xì)胞的影響則越小。
　　 4.結(jié)論
　　 原代混合膠質(zhì)細(xì)胞的培養(yǎng)純化后,獲得的星形膠質(zhì)細(xì)胞純度較高、活力較好,達(dá)到生物相容性測(cè)試要求。通過體外實(shí)驗(yàn)證實(shí),聚酰亞胺薄