玻璃体病理生理学及玻璃体替代物研究进展

张靓，李德爽，谷浩，秦波

(贵州医科大学附属医院，贵州 贵阳)

0 引言

近年来在玻璃体视网膜疾病治疗和眼内给药方面的进展对玻璃体替代物的存在提出了新的要求。理想的玻璃体替代物应模仿自然玻璃体的所有积极特性，如透明度、弹性、缓冲能力和与邻近组织的生物相容性，并避免一些与天然物质相关的消极特性，如液化和随年龄增长的生物降解。

目前大多数玻璃体替代物主要用来维持眼内压和保持玻璃体空间的生物力学和光学特性。不同种类的玻璃体替代物在结构、组成、生物力学和生理特性等方面存在较大差异。因此，我们回顾病理变化，并着重分析与玻璃体替代物相关的临床特点。

1 玻璃体的结构和功能

1.1 解剖结构

玻璃体是一种胶状结构，充满于晶状体和视网膜之间的空间。自然玻璃体具有良好的透明度，但其结构不均匀，由不同密度、不同组成成分的几个部分组成[1]。最接近视网膜的部分是玻璃体皮层，这是玻璃体密度较高的部分，厚度约100-300µm。与锯齿缘相连的玻璃体，称为玻璃体基底部，比皮层密度更高[2]。

玻璃体和视网膜的边界由一种称为玻璃体视网膜界面的膜复合体组成，它由视网膜的内界膜(Inner Limiting Membrane，ILM)和一层紧密的胶原纤维组成。玻璃体视网膜界面的膜厚度不同，黄斑周围的膜厚度是赤道部的5-6倍[3]。在某些情况下，成年玻璃体的中心可见一条中央通道Cloquet管，它是原始玻璃体的残余。

人出生时玻璃体是一个完全凝胶状的结构，但随着年龄的增长，逐渐液化。液化是指凝胶状的玻璃体逐渐脱水收缩，水与胶原分离。液化的玻璃体可能导致一些组织病理变化甚至疾病，如玻璃体前脱离、玻璃体后脱离以及牵拉性视网膜脱离。此外，这些结构所造成的不均匀密度性可能会影响玻璃体内药物的扩散速度。

1.2 化学组成

玻璃体99%以上的成分是水，然而，并不是所有的水都是游离的。有些与蛋白质和黏多糖结合，研究表明在猴和牛的玻璃体内结合水占所有含水量的15%到20%(其余为游离水)[4]。

1.2.1 蛋白质

玻璃体的蛋白质含量虽然占总含量的百分比很小，但在性质上是非常多变且复杂的。人的可溶性蛋白质含量在200～1400mg/mL之间[5]，随着年龄的增长有升高的趋势。一般来说，灵长类动物的大多数可溶性蛋白是白蛋白(40%)，其他主要成分是铁结合蛋白(30%)。且有报道表明转铁蛋白存在于正常的人玻璃体中[6]，转铁蛋白是在玻璃体中合成的。铁在玻璃体出血中起重要作用，转铁蛋白和其他的铁结合蛋白可以通过减少铁的毒性作用，对玻璃体内少量出血起保护作用。

胶原蛋白是玻璃体中最丰富的不可溶性蛋白，主要分为II型、V/XI型、VI型和IX型。玻璃体胶原主要为II型(60-75%)，其次为IX型(25%)、V/XI型(10-25%)和IV型(＜10%)。其中IV型胶原交联于胶原纤维的表面，V/XI型胶原组成玻璃体胶原纤维的核心部分[7]。人玻璃体中胶原蛋白浓度约为300µg /mL，而胶原纤维直径为10—25nm。玻璃体胶原可能起源于视网膜的Müller细胞，已经有体外实验证实Müller细胞能合成玻璃体胶原[8]。

1.2.2 透明质酸

玻璃体的另外一个重要成分是透明质酸(glycosaminoglycans，GAGs)。它是一种由D-葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖组成的葡糖氨基葡聚糖。其主要有三类，包括透明质酸(hyaluronic acid，HA)、硫酸软骨素(chondroitin sulfate，CS)和硫酸肝素(heparan sulfate，HS)。

HA又称透明质酸或透明质酸盐，是20世纪30年代首次从牛的样本中分离出的玻璃的主要成分。HA与胶原形成的三维结构是决定玻璃体粘度的主要因素之一，同时HA也可作为其他细胞外大分子组装的模板。关于人玻璃体中HA浓度最新的研究为96-115mg/mL，并注意到HA水平随年龄呈明显的线性下降(r=-0.66，P＜0.001)[9]。更精确地了解透明质酸在人玻璃体中的比例有助于我们更好地理解透明质酸在玻璃体病理中的作用。

CS是细胞外基质的主要成分，也以两种蛋白多糖形式存在于玻璃体内：蛋白聚糖和IX型胶原。研究发现，蛋白聚糖基因(CSPG2基因)的突变可导致危及视力的常染色体显性遗传的Wagner玻璃体视网膜变性，典型表现为附着于赤道视网膜的玻璃体液化早、玻璃体巨大空腔、视网膜色素沉着、脉络膜萎缩等[10]。

HS已在人类玻璃中发现有少量的硫酸肝素存在，它是一种可再生的蛋白多糖，被认为可使胶原纤维保持适当的间距[11]。

1.2.3 代谢物

作为邻近组织细胞代谢的重要组成部分，在玻璃体中发现了葡萄糖和乳酸。大多数被研究的物种，如大鼠、豚鼠、兔子，被发现葡萄糖浓度只有血浆的一半，玻璃体中可能需要葡萄糖来维持酶的活性。乳酸是人类玻璃体的主要代谢物，其在家兔中的玻璃体浓度为(12mmol/L)略高于其在血浆中的水平(10mmol/L)[12]。

1.2.4 抗坏血酸

抗坏血酸在玻璃体中比在血浆中浓度高。抗坏血酸可能与白内障摘除及老化过程中的液化有关。抗坏血酸可作为新生血管抑制剂增加体细胞的增殖。此外，最近有研究表明，抗坏血酸可能作为一种有效的抗氧化剂发挥着重要作用，如减少晶状体附近玻璃体中游离氧的含量，从而防止早期白内障的形成[13]。

1.2.5 氨基酸

已在玻璃体内鉴定出多种氨基酸，如甘氨酸和精氨酸。玻璃体内的游离氨基酸浓度与血浆中浓度相似。

1.2.6 脂肪酸

不饱和脂肪酸占人类玻璃体中脂质总含量的50-55%，并且这一比例不随年龄的增长发生变化。Redd等人发现的数据表明，狗和人的脂质代谢活跃[14]。

1.2.7 前列腺素

前列腺素(PG)是一种不饱和羧酸，以前列腺酸为基本骨架，有一个5碳环和两条侧链。它们是由花生四烯酸合成的。研究最多的是前列腺素PGE2、PGF2、前列环素和血栓素。人玻璃体中PG水平约为100pg/mL[15]。据了解其他物种的PG含量还没有被测量过。

1.2.8 细胞

玻璃体内有玻璃体细胞，成纤维细胞和巨噬细胞等多种细胞。玻璃体细胞在玻璃体基底部密度最高，其次是后极部，在赤道部最低。成纤维细胞位于睫状突、玻璃体基底部和视盘附近的玻璃体皮质内，与玻璃体细胞的区别是它们具有长的突起(最长可达260µm)并且没有PAS+颗粒。

在玻璃体后皮质还有层状细胞，主要分布于内界膜，其作用是位于玻璃体皮质和內界膜之间发挥黏附作用，而在玻璃体其他部位未见这种细胞。另外，这种细胞可能与玻璃体视网膜病理性黏附有关。在玻璃体基底部，于玻璃体视网膜黏附部位可见巨噬细胞，具有重塑玻璃体视网膜交界面的作用。

Müller细胞属于大胶质细胞，其具有多种功能：可稳定视网膜结构、提供定向支架、给视网膜神经元和血管提供结构和代谢的支持、防止异常的光受体移行至视网膜下间隙等[16]。

1.2.9 酶和代谢活动

长期以来，玻璃体被认为是一种代谢静止组织。1982年有研究证实玻璃体内存在果糖，这表明了玻璃体内存在组织代谢活动，并进行透明质酸的转换。同时，玻璃体内可分离出血管紧张素转化酶。另外，最近的研究表明持续的氧代谢(抗坏血酸作为底物)也支持玻璃体可进行代谢活动这一观点[17]。

玻璃体中含有葡萄糖和乳糖分子，也证实玻璃体是一个代谢体。葡萄糖为酶的代谢所必需，乳糖是玻璃体主要的代谢产物。

1.3 物理性质

1.3.1 组织构成

玻璃体的凝胶性是由胶原纤维与透明质酸分子混悬形成的结果，透明质酸分子能包围并稳定水分子。透明质酸和胶原蛋白以及它们自身分子结构的结合决定了玻璃体的黏弹性。

1.3.2 组分梯度

虽然从宏观上看玻璃体呈同质均一性，但从微观上看，(如玻璃体的解剖和光学性质得出)玻璃体的成分是不均匀的。许多成分梯度可以证实这一不均一性。这些梯度主要包括胶原、蛋白质、结合水、透明质酸、葡萄糖、乳酸和氧梯度等。此外，压力梯度也被证实存在。在这其中，各种离子可以很轻易地穿透，离子在玻璃中不断地运动，这可能是由于眼睛的恒定电位。大多数梯度的前后方向与玻璃体腔前部的密度、粘度更大(玻璃体基底)有关。而密度、粘度的不同也与代谢活动的不同的相关。组分梯度可能是决定玻璃体内给药小分子或给药装置后玻璃体内药物浓度局部差异的主要因素之一[18]。

1.4 天然玻璃体的功能

1.4.1 关于眼球生长，体积和弹性

玻璃体是眼球体积最大的部分，在眼球的生长和结构中起着重要的作用。研究表明，眼球和视网膜色素上皮(retinal pigment epithelium，RPE)的生长均依赖于玻璃体中的透明质酸。

眼球是持续运动的，即使在凝视某一物体时也不例外。因此玻璃体承受着大量的低频机械应力、摩擦和振动。玻璃体中高含量的透明质酸使其表现为黏弹体而不是黏性溶液，因此，玻璃体具有良好的减震作用。玻璃体的这一特性随着年龄的增长而逐渐衰退，因为玻璃体的凝胶状部分随年龄增长而液化减少。

1.4.2 透明度和调节性

玻璃体是一种高度透明的眼部介质，它能传递90%的可见光和红外光，其效果与水溶液下非常相似[19]。玻璃体内几乎没有光散射，这主要是由于胶原纤维之间的距离较大。玻璃体也作为晶状体囊的支撑，在一定程度上促进调节的自然过程

1.4.3 屏障功能

在正常状态下，玻璃体作为血-玻璃体屏障的重要组成部分，能够抑制炎症、增殖以及新生血管形成。虽然玻璃体可能在预防细菌感染和相关炎症方面有效，但它却会促进病毒感染。最近有报道证实在细胞培养中加入玻璃体显著增加了病毒的转导，这表明玻璃体是病毒感染的良好媒介[20]。

1.4.4 营养/代谢状态

自20世纪60年代末以来，人们就认识到玻璃体可以作为邻近组织的代谢储存库。此外，通过玻璃的物质运输可能会影响周围组织的代谢活动。玻璃体能减少晶状体与氧的接触，因此玻璃体的这种凝胶状态可减少晶状体的氧化损伤，并通过抗坏血酸依赖机制的氧耗系统阻止或减少白内障的发生[21]。

2 玻璃体的病理生理

2.1 老化

大多数低等哺乳动物(如兔、猫、狗、羊、牛)的玻璃体随年龄变化相对较小。相比之下，恒河猴和人类的玻璃体会随着年龄的增加而液化[22]。出生时，人的玻璃体完全是凝胶状的。然而，随着年龄增长，在尸眼中观察到的中央玻璃体液化体积呈线性增长，从出生时的0mL到80岁时2mL(约为总体积的45%)[23]。

此外，随着年龄的增长，玻璃体内的胶原蛋白和蛋白浓度也会增加，这可能是由于血浆蛋白渗漏多以及胶原纤维网状结构的断裂所致，而其他物质如纤溶酶也会随着年龄增长而增加。玻璃体液化在玻璃体脱离中起重要作用。

既往认为透明质酸的水平不会随着年龄而改变，但最近的研究发现黄斑裂孔和糖尿病视网膜病变玻璃体切割手术的样本中，透明质酸的量会随着年龄的增加而减少。玻璃体的凝胶状态能维持相对较高的维生素c水平和持续的氧耗，而在玻璃体液化部分，维生素c水平相对较低，可导致局部的高氧和白内障形成[21]。

蛋白质含量随着年龄的增加而增加，其浓度的变化可导致视网膜内界膜增厚和玻璃体胶原纤维的凝集增加，并能牵拉相邻的视网膜，从而引起视网膜脱离。

2.2 玻璃体视网膜病变

玻璃体视网膜病变中最常见的是玻璃体后脱离(posterior vitreous detachment，PVD)是指玻璃体后皮层与视网膜内界膜的分离。PVD的患病率随年龄增长而增长。由于部分玻璃体和漂浮物的胶原纤维以及液化部分的光散射特性不同，PVD可能会引起闪光感，这是玻璃体视网膜牵拉症的一种症状，在PVD的急性发展中更是常见。

而更严重的并发症则是视网膜牵拉和玻璃体出血。PVD的另一个并发症是玻璃体劈裂，指的是玻璃体后皮质裂开所形成的一种形态学改变，仅留下部分皮层与视网膜相连。正常人的玻璃体胶原纤维、视网膜内界膜和Müller细胞的细胞浆之间有着很强的黏附力，当玻璃体与视网膜内界膜之间的联接力量强于玻璃体各层之间的联接时，就可能发生玻璃体劈裂。因此，玻璃体劈裂可视为PVD异常的结果。玻璃体劈裂常与增生性糖尿病视网膜病变(高达80%)相关，通过激活玻璃体体细胞可刺激细胞迁移、增殖，最终形成纤维膜机化收缩牵拉视网膜引起视网脱离。同样，玻璃体劈裂在Eales病中也可见到，并可能在该病的发病机制中起重要作用[24]。

由于玻璃体对视网膜的牵拉而导致视网膜脱离。最近有研究表明，玻璃体黄斑牵拉与年龄相关性黄斑变性的严重程度相关(P=0.0082)，推测是RPE细胞损伤的关系[25]。此外局部紧密的后部玻璃体视网膜连接牵拉还能导致黄斑裂孔形成

2.3 糖尿病视网膜病变

糖尿病患者玻璃体中的糖含量升高，可能导致非酶糖基化产物和晚期糖基化终产物增加，这可能影响玻璃体胶原纤维。另一种机制证实糖尿病性视网膜病变可能对透明质酸产生类似衰老的形态学变化[26]。

2.4 白内障

玻璃体切除术后晶状体附近的氧浓度增加，这可能会导致白内障的形成[27]。

2.5 增殖性玻璃体视网膜病变(proliferative vitreoretinopathy，PVR)

PVR的基本病理过程是视网膜色素上皮细胞的移行、增生，在视网膜前后及玻璃体腔内形成增生膜，增生膜的收缩最终导致牵拉性视网膜脱离。血小板源性生长因子和结缔组织生长因子作用于RPE细胞，导致其病理性增生并诱发PVR。玻璃体腔内视网膜色素上皮细胞的弥散，血-眼屏障破裂和玻璃体出血是目前认为的增殖性玻璃体视网膜病变的主要危险因素[28]。

3 理想的玻璃体替代物

理想的玻璃体替代物应在形态和功能上与天然玻璃体相似，同时在手术中易于操作。应具有相似的粘弹性，并能在生理状态下维持眼压，支撑眼内组织(包括视网膜)处在合适的位置。同时，替代物应允许离子和电解质的运动，并保持某些物质(如氧气、乳酸、抗坏血酸等)的浓度与天然玻璃体中的浓度相当。与天然玻璃体一样，理想的玻璃替代品应该是透明清晰且是永久性的，只需要一次植入。替代物不应与周围视网膜释放的产物产生相互作用，这会导致替代物的降解。此外，它不应该引起任何毒性反应，并在长期使用时保持生物相容性。一旦置入眼中，它不应该被生物降解或分散成可以吸收或导致出现免疫反应的小颗粒。基于实际原因，理想的替代物应该容易获得，可稳定储存，并可通过小型注射器注射，并且价格合理。开发一种能够满足所有这些理想特性的替代物是一个巨大的挑战。然而与玻璃体自身复杂特性不同的是，临床上使用的玻璃体替代品目前仅仅只是充当视网膜填塞物的作用。

4 现有的替代物

目前可用的玻璃体替代物可分为四大类：气体(空气、可膨胀气体)、液体(平衡盐溶液、全氟碳液体、半氟代烷烃、硅油等)、聚合物(主要是水凝胶)和折叠式人工玻璃体球囊。目前可用的替代物除FCVB外只能满足理想的玻璃体替代物的生物力学方面的要求，即作为视网膜填塞物。

4.1 气体类的替代品

4.1.1 空气类替代品

空气最早在1911年被用于修复视网膜脱离。空气价格低廉，容易获得且不需要取出，它能被吸收并被房水代替。然而不幸的是，由于在视网膜的扩散，其在玻璃体内停留时间仅有几天。此外，空气的折射率(1.0008)与重要的光学组织(1.33)不相容。因此，空气作为玻璃替代物在某种程度上是有限的。它仅限用于玻璃体切除术后没有其他替代物顶压视网膜的紧急选择。

4.1.2 膨胀型气体替代物

自20世纪70年代开始，膨胀气体就被使用了。最常用的气体是六氟化硫(SF6)和全氟丙烷(C3F8)，前者是空气重量的五倍，后者是空气重量的六倍。这两种气体都是无色无味无毒的。它们在1993年被美国食品和药物管理局批准可用于气动顶压视网膜剂以填充玻璃腔。

气体在视网膜固定术中有很好的成功率(＞90%)。可膨胀气体比空气持续时间更长，但根据全氟丙烷的不同占比，可在6至80天内自行吸收，并被房水取代，从而避免了二次手术[29]。

虽然气体的膨胀性可以维持眼内压，但在严重情况下眼压突然升高可能会导致视网膜中央动脉阻塞。同样，患者需要避免更高的海拔，以防止气体扩张膨胀。在密度小于玻璃体腔的情况下，全氟碳气体不能有效地填塞顶压下方视网膜。虽然临床上使用膨胀性气体可以实现下视网膜填塞，但需要几天的严格的面朝下体位，直到下方视网膜裂口闭合，视网膜液体被重新吸收，这会极大地降低患者的依从性。副作用包括气体性白内障的形成和角膜内皮的改变。此外，与空气一样，气体的折射率比角膜、前房液和晶状体的折射率低(约1.17)。

总的来说，SF6和C3F8两种气体均被广泛应用于视网膜脱离手术，自20世纪90年代初以来，已成为视网膜脱离修复的标准。它们是极好的短期玻璃体替代物，但不适合作为长期玻璃体替代物。

4.2 全氟化碳液体(Perfluorocarbon Liquids，PFCLs)

液体或凝胶状固体能随头部运动保持填塞效果，同时不被吸收或降解，是一种比气体更理想的替代品。最早被用作玻璃替代品的液体是水和平衡盐溶液。从上世纪90年代开始研究人员对全氟碳液体(PFCLs)进行了研究。

PFCLs是一种含氟、含碳的化合物且无色无味。PFCLs的密度大约是水的两倍，具有广泛的运输和释放O2和CO2的能力，因为此原因，这种物质最初是作为血液替代品设计的。PFCLs作为术中填塞物改变了增殖性玻璃体视网膜病变的手术治疗，因为术中可使视网膜平整稳定，促进视网膜前膜剥离和牵拉松解。最常用的PFCLs是全氟癸烷(PFD)、全氟己辛烷(F6H8)、全氟过氢菲和八氟丙烷。

PFCLs用于术中暂时使视网膜平整，可用于修复复杂的视网膜脱离，并可用硅油或其他长期替代品进行交换。由于PFCLs比水重，因此可用于长期填塞下方视网膜脱离而不需要面向下体位，但目前由于其长期毒性临床使用受限。

PFCLs的高比重特性使其在复杂视网膜裂孔的修复手术中取得良好效果，且并发症也不多见，因为PFCLs通常在手术中就被取出。且由于折射率接近水，PFCLs允许在玻璃体手术中使用。在术中，PFCLs的低粘度允许组织操作、注射和取出。另外有动物实验表明，PFCLs对缺血的视网膜有潜在的神经保护作用，这可能是由于PFCLs的高溶解氧能力造成的。

目前PFCLs由于其长时间的毒性作用，在很大程度上只局限于术中使用。在兔眼玻璃体内存在超过2-4天已经证实其会对视网膜下造成不可逆的细胞损伤，最有可能的原因是细胞的机械损伤和术后6天的近乎完全乳化。体外实验表明，PFD和全氟过氢菲会破坏视网膜细胞的生长模式，造成神经突起的缺失和其他毒性作用，这表明这些高比重的全氟碳液体会压缩和破坏视网膜结构[30]。

此外有学者提出PFCL的毒性可能主要不是由于机械压迫造成的。有体外研究结果显示，在一项F6H8或PFD中培养人RPE细胞的试验中，其活力细胞虽明显降低，但其细胞的增殖能力没有显著降低[31]。此不能仅用机械作用或直接接触造成的营养不足来解释活力细胞减少的原因。此外，最近的一项研究使用F6H8，PFD两种物质混合三个月以上，其在兔眼中显示出良好的耐受性，没有发现与重力相关的结构损伤[32]。

总的来说，PFCLs在术中可用于常规及复杂视网膜脱离的修复，但其直接毒性和诱导炎症反应的可能限制了其作为长期填塞物的使用。

4.3 硅油(Silicone Oil，SO)

自20世纪60年代以来，SO一直被用作玻璃的替代品，但直到1994年才获得FDA的批准。它类似于硅橡胶，是一种比重略小于水(0.97g/mL)的疏水性物质，折射率为1.4(略高于玻璃体指数1.33)。

对于复杂的视网膜脱离，SO作为短期或长期填充物是有效的，也是目前唯一被接受的长期玻璃体替代物质。它有几种粘度，用厘沲(cSt)计量，是水粘度的倍数。目前临床上使用1000cSt和5000cSt左右的硅油。取出SO的理想条件是视网膜附着，脉络膜视网膜瘢痕形成，视网膜牵拉消失时。虽然SO通常在3-6个月后被取出，但取出的建议范围从6-8周到6-30个月不等。并且解剖结果和视力在6至24个月期间保持稳定，这表明有长期使用的可能。一项2573只眼的研究表明硅油和C3F8是较好的长效填塞视网膜的替代品，并且在某些临床情况下，如低眼压，硅油可能比C3F8更有优势[33]。

SO由于其高表面张力、易去除性、低毒性和透明性，成为了较好的长期玻璃体替代品。由于SO与水不混溶，高表面张力和低比重会对上视网膜产生良好填塞效应，在保持解剖完整性方面的成功率为70%。如果术后计划乘坐飞机或高海拔旅行，则最好使用SO填塞。

然而SO是疏水性的，因此不如气体与视网膜接触理想。虽然SO是透明的，但是它的折射率(1.4)仍与天然玻璃体(1.3)不同。另外由于SO的低比重性，下视网膜的填充仍是困难的。在一项对有晶状体眼使用SO的研究中发现白内障发生率从术前的52%上升到术后一年的73%[33]。SO的另一个缺点是SO取出后可能导致的并发症;包括有复发性视网膜脱离、视力下降或丧失、低眼压等。Veckeneer等人报告说，在大约12%的病例中，附着在视网膜上的硅油很难去除干净。SO的其他并发症还有并且乳化问题、角膜失代偿和带状角膜病变，因小梁网滤过通道被阻塞引起的青光眼，以及因充盈不足引起的低眼压。另外有研究显示硅油小滴迁移到视网膜和视神经[34]，而眼内有髓视神经纤维的广泛丢失可能是由于SO的自由液体特性造成的[35]。

最后，SO虽然至今仍在使用，但其对眼内结构(如白内障形成、角膜带状变性)仍存在一些潜在的不良副作用。与SO相关的毒性问题也激发了新的、毒性较低的替代品的开发，并通过使用硅油和其他液体的组合来降低毒性。

5 硅油/半氟化物(Semifuofinated Alkanes，SFAs)结合体

最近，SFAs和硅油作为填充剂的混合物已经被研究并批准用于临床。通过将这两种液体结合起来，该溶液利用了SFAs的高比重和硅油的高粘度，从而生产出一种填塞效果良好、乳化作用极小的玻璃替代品。溶解度实验表明，这种混合物可以产生被称为“重硅油”的均匀透明溶液和被称为“双填充”的不均匀溶液

5.1 双填充溶液(Double Fill，DF)

DF使用的目的是使密度较轻的SO支持上视网膜，而较重的SFAs支持下视网膜，从而比单独使用每种液体产生更少的并发症。

尽管理论上DF可用于视网膜上或下方裂孔填塞。但实际上对于较大的下方视网膜裂孔效果更好。DF表现为单一泡状物，这提高了F6H8作为填塞剂的效用，减少了分散性。

一项体外研究表明，DF作为填塞剂对下方视网膜的效果优于硅油，并且与单独使用全氟己辛烷相比，DF乳化的风险较低。

另外DF不能同时提供良好的上、下视网膜填塞。最明显的就是DF无法提供足够的上方视网膜支撑：DF产生的不是均匀的气泡，而是在下方产生一个鸡蛋形状的气泡，下方质量较重的是纯F6H8，上方质量较轻的是F6H8溶解在硅油中的F6H8溶液;整个气泡表现的是一个比水重的填塞物[36]。

最后，尽管DF没有达到其创建者的预期要求，但它仍被用于治疗较大的下方视网膜裂孔。

5.2 重硅油(Heavy Silicone Oil，HSO)

HSO是一种比水更重的内部填塞剂，它是一种由SO和PFA混合成的均匀溶液。HSO已被推广为一种长期的视网膜内填塞剂，用于治疗伴有下方增殖性玻璃体视网膜病变的复杂视网膜脱离。目前用于临床的主要有两种：博士伦公司的OxaneHD和Densiron6-8。在鹿特丹和利物浦的一项双中心试点研究中初始视网膜填塞成功率为81%[37]。最近的几项研究显示，HSO在3个月及更长时间内具有良好的解剖成功率(54-81%)和稳定的视力，且眼内耐受性良好，无明显的乳化[38]。

但HSO比水重且较粘稠故很难去除。目前，大多采用18号长针头在视盘上方进行强力主动抽吸去处HSO，这增加了医源性视神经损伤的风险。而现尝试使用较短(7.5mm长)和更小(20号针)的新型远距离针头取出HSO可能降低进入部位撕裂、术后低眼压或其他医源性损伤的风险[39]。HSO填充导致的并发症包括白内障、眼内炎、乳化、眼前段毒性、眼压升高等，以及在顶压下方视网膜时，可能会对上方视网膜牵拉导致上方视网膜脱离。

因此尽管HSO的研究取得了一定进展，但HSO的并发症仍然有待于进一步的临床研究。

6 水凝胶

水凝胶，是在水溶液中膨胀而不溶解的三维聚合物，其生物相容性好、可注射，同时具有通透特性，是目前玻璃体替代物的研究热点。目前研究的水凝胶主要为聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)水凝胶、聚丙烯酸(polyacrylic acid，PAA)水凝胶、聚乙烯基吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone，PVP)水凝胶及聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)水凝胶等。有报道在特定条件下用PVA和三偏磷酸钠(sodium trimetaphosphate，STMP)反应，STMP可提高转化温度同时降低水凝胶约50%的吸水率，结果显示，当PVA比重占4.259%，STMP/PVA比为1：6.821及初始pH为9.424时为最佳条件，可获得与玻璃体特性相似的水凝胶[40]。

而目前改良后的新型水凝胶，根据环境刺激形式的不同，可分为：温敏性、pH敏感性、盐敏性、电场敏感、光敏感及压敏水凝胶。

水凝胶目前不仅可作为视网膜填塞物，并有可能通过控制网孔大小成为眼内药物释放的载体。它最突出的优势是其在胶凝前黏度低易操作，胶凝后无色透明、顶压效果好。

但水凝胶在体内有迅速降解的趋势。实验用水凝胶植入物的生物降解率与其化学结构有关，降解时间为60～150天。凝胶如何放置于眼内也是一个棘手的问题，直接注射会使凝胶变形并且失去弹力。而新型水凝胶可以以液体形式注入玻璃体腔，给予相应的环境刺激，使其变为凝胶状态。相应报道[41]主要有Pluronic F127和WTG-127，后者能在室温下以液态注入眼内，随后在生理体温36℃下原位胶凝并保持透明，但其降解时间短，并在完全胶凝前有渗入视网膜裂孔下的可能。而前者可诱发严重视网膜毒性。

一项注射PVP的兔眼研究显示，在玻璃体注射PVP后4周时，PVP消失了50%。使用光学显微镜，研究人员在兔眼玻璃体、神经视网膜以及视网膜下空泡看到了巨噬细胞，他们认为PVP的消失是由巨噬细胞吞噬溶解的[42]。

因此新型水凝胶虽在生物相容性和光学性能上占据优势，但在注射方式以及生物降解方面还需要更长时间的实验和临床研究。

7 折叠式人工玻璃体球囊(Foldable Capsular Vitreous Body， FCVB)

依据天然玻璃体的膜状结构，Gao[43]等人发明了一种折叠式人工玻璃体球囊，它是由一个玻璃体状球囊和一个管-阀系统组成。通过管-阀系统在球囊植入眼内后注入一种可注射的介质，如平衡盐溶液(BSS)、水凝胶、硅油，使得球囊膜膨胀以支持视网膜。FCVB的基本材料是液体硅橡胶，它是一种稳定无毒的医用材料。

FCVB可提供屏障功能，防止了球囊内物质的迁移并减少内部环境对球囊内物质的影响。Gao[43]报道了FCVB植入兔眼中显示8周内FCVB+平衡盐溶液在4只兔眼中均匀填充玻璃体腔，有效支撑视网膜。且细胞毒性测试、视网膜电图和组织学研究均无明显眼损伤。

Lin[44]报道了将FCVB+平衡盐溶液植入11只人眼中，观察治疗3个月后，11只眼中有8只眼(73%)视网膜复位，3只眼因FCVB中生理盐水的渗漏而失败。他们这可能与FCVB表面微孔有关，手术眼的眼压和视力与术前相比无明显差异。眼内未见明显炎症细胞。最近Lin[45]纳入了严重视网膜脱离且无法用硅油填充复位的3只眼植入FCVB+SO，三年后视网膜复位率100%，视力略有提高，眼压稳定，未见硅油乳化迁移。这说明目前FCVB的临床应用是安全有效的。FCVB球囊表面孔径为300nm，可作为地塞米松磷酸钠、左氧氟沙星、5-氟尿嘧啶等药物的眼内缓释系统[46,47,48]。Ting Wang在2013年报道了FCVB在眼内可持续稳定释放625ug/mL左氧氟沙星，并能有效抑制家兔眼内炎[49]。

尽管硅油乳化和迁移问题已得到解决，但仍有许多棘手的问题需要解决，当前首当其冲的问题即FCVB各型号与注入硅油多少的选择。其次为植入FCVB长期后可能产生的并发症，如角膜白斑、持续性低眼压等，目前虽未报道明确因FCVB导致的眼内炎感染或交感性眼炎的发生。但作为严重眼球破裂伤的高概率选择，是日后临床工作的预防重点。

FCVB作为介于硅油和义眼之间的中间产品，有其特有的临床优势，但其后续并发症以及手术技巧是目前限制其在临床推广的主要因素。

8 玻璃替代品的发展趋势

8.1 作为药物传递媒介的玻璃体替代物

玻璃体被血-视网膜和血-房水屏障隔离，因此很难通过局部或全身应用给药。最直接的给药方法是玻璃体内注射，但可能在几天内迅速吸收清除，要想达到所需要的药物浓度，需要不断多次注射，而多次注射，又有眼内炎、高眼压等风险。因此研究者试图在填充玻璃体腔的同时又能缓释药物治疗疾病，达到双重功效。以减少重复注射次数并提高患者的依从性和舒适性。而水凝胶和FCVB在此方面均有相关进展，尤其FCVB目前已积极投入临床使用。

8.2 细胞培养/基因治疗:能否再生玻璃体？

玻璃体三维结构的复杂性使得材料替代极为艰难，然而有研究提示通过基因克隆等诱导再生新的玻璃体也具有广阔的前景.Sommer[50]等在体外不同剂量透明质酸下培养玻璃体细胞，显示抗坏血酸浓度在(0.1-3.0)mg/mL时可通过调节胶原蛋白的积聚及影响mRNA的表达来增强玻璃体细胞的增殖。然而，不确定的透明细胞增殖也是不可取的。在体外，特定的生长因子可以调节透明细胞的生长。实验表明，碱性成纤维细胞生长因子可以促进透明细胞的增殖，而转化生长因子-β1可以抑制透明细胞的增殖[51]。

最近，通过研究猪眼细胞的玻璃体细胞，开发了一种透明细胞培养，与其他最近的研究一起，成功地在体外调节了透明细胞。这样的研究使在培养皿中产生天然玻璃体凝胶的可能性又近了一步。

9 小结

玻璃体具有独特的生物力学、生物物理和生物化学性质，在玻璃体切除后必须填充物质补充玻璃体腔，现存的玻璃体替代物有各种缺点，研究中的新型水凝胶以及FCVB作为新一代的替代物已经表现出了不错的优势，相信随着干细胞方法、基因治疗、材料学等技术的不断进步，理想的玻璃体替代物终将会得到临床应用，满足患者和临床眼科医生的需求。