開發搭載藥物之修飾型羥丙基甲基纖維素水凝膠作為玻璃體替代物應用

現代人們因為生活型態改變，罹患眼部疾病的人們正在逐年增加。其中像是玻璃體、視網膜相關疾病更是最常造成人們視力喪失的罪禍首之一，如玻璃體混濁、視網膜剝離便是其中一種。而治療這些玻璃體、視網膜疾病的常見方法之一就是「玻璃體切除術」。然而玻璃體切除術，時常伴隨著眼內炎等副作用，且臨床上的玻璃體替代物分為很多種，雖然各自有各自的優點，但同時卻也有許多的缺點，可能會引發一些嚴重副作用。像是矽油在手術後可能會引起白內障、青光眼等問題，甚至引發乳化現象引起的嚴重併發症，需要二次手術來將其抽除。
因此，本研究開發一種以羥丙基甲基纖維素（HPMC）接枝甲基丙烯酸酐（MA）之新型水凝膠，具有高度的生物相容性、貼近天然玻璃體的流變性質。並在水凝膠中加入添加表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）的奈米顆粒，將水凝膠與奈米顆粒混合，可提升膠體機械性質並防止藥物快速釋放；此外EGCG具有抗發炎、抗菌功能，可預防術後玻璃體炎、感染之眼內炎現象。
在材料檢測方面，以FTIR與NMR確認是否成功接枝MA，並計算出接枝度。接著對修飾水凝膠透明度、折射率、流變性、溶脹性質、降解速率以及微觀結構等進行分析；而奈米顆粒方面，對其進行尺寸與zeta電位的分析並確認其微觀結構。將水凝膠與奈米顆粒結合，後近一步檢測藥物釋放情形。體外測試方面，以ARPE細胞進行細胞相容性分析，分別以萃取法及直接接觸法，兩種不同的方式，來評估水凝膠對於細胞是否產生毒性，並利用Live and Dead染色加以確定細胞死活狀況。除此之外，將兩者混合之水凝膠進行抗菌測試；動物實驗方面，對兔子進行玻璃體抽吸術，並將本研究之水凝膠植入，比較術前／術後之眼外觀、眼壓、角膜厚度狀況；以眼底鏡確認植入物透明度與視網膜狀況，再以視網膜電位圖客觀判斷是否對視網膜功能造成影響，犧牲後以組織切片觀察眼睛結構完整性與發炎狀況。
最終我們於FTIR中確認HPMC成功接枝MA；光學性質部分，膠體加入GE後保持透明並具有與天然玻璃體相似之折射率與接近90 %水含量；流變、溶脹性質方面，HPMC-MA5-GE50不管在溫度、頻率變化下，皆具黏彈特性，G’皆保持穩定大於G”，能有效應對日常應力；此外，水凝膠於24小時內快速達到溶脹平衡。降解時間推估超過3個月，足夠長的時間能有效幫助視網膜剝離恢復。微觀結構下，接枝後具有許多孔洞的產生。GE奈米顆粒方面，尺寸、電位皆保持良好分佈，尺寸保持約62 nm符合奈米劑型規格，能更容易使細胞內吞。體外實驗部分，於細胞相容性與Live/dead測試皆顯示出HPMC-MA5-GE50具大於70 %之細胞相容性，表明無毒外，Live/dead測試中，幾乎沒有死細胞，再次驗證上述說法。抗菌測試部分，HPMC-MA5-GE50相比控制組具明顯抑菌效果，OD值明顯下降至0.2-0.3。體內實驗部分，術前／術後D56時相比無明顯異狀，過程中同樣無顯著發炎現象產生；眼壓及角膜厚度並無顯著影響；視網膜電位圖部分，a、b波波型保持正常，且於D56無明顯下降情形，表示水凝膠並沒有對視網膜造成顯著毒性或傷害；隱含時間同樣無延長之趨勢。於實驗56天後將兔子犧牲，並進行H&E切片，結果顯示視網膜基本保持與控制組無異，分層及厚度皆保持正常，尤其是ONL及INL我們特別將其量化，其分層厚度保持與控制組相仿的厚度，ONL約落在25 µm；INL則約落在15 µm，基本與控制組相同。最後，我們將ONL內感光細胞核進行量化，證明數量沒有下降趨勢。藉此實驗證明，我們的HPMC-MA5-GE50水凝膠除句足以作為玻璃體替代品之機械性質外，同時具優異生物相容性，相當具前瞻性。