涂层镁可降解材料应用于青光眼外引流手术的可行性研究

牟意玲

摘 要：为验证人青光眼外引流手术硬导管材质从合金镁更换为涂层镁的可行性，通过3个方面进行了综述。一是从代谢动力学角度理论分析，涂层镁的安全性高于合金镁，且合金镁配合缓释技术已经在人眼外科植入物中得到了稳定可靠的应用，证实涂层镁也有应用价值;二是根据兔青光眼模型中的涂层镁、合金镁硬导管观察结果，合金镁硬导管应用于兔青光眼外引流手术具有领先性;三是考察人造骨组织和关节结构中使用合金镁和涂层镁的人体临床效果，发现即便在镁代谢紊乱综合征患者中，涂层镁仍具有高于合金镁的安全性。涂层镁应用于人青光眼植入手术，其安全性较合金镁要高，从而认定涂层镁有应用于青光眼外引流手术的可行性。

关键词：涂层镁;合金镁;青光眼;外引流术;可行性;安全性

中图分类号：TQ321 文献标识码：A文章编号：1001-5922（2022）02-0057-03

青光眼（Glaucoma）的直接病因是视神经乳突萎缩导致视场范围缩小，一定概率造成不可逆永久失明的常见眼病。绝大部分青光眼患者存在眼压升高压迫视神经及视神经乳突的早期症状，该症状病程中通过小梁切除造瘘术、前房埋管术或后房埋管术可以有效缓解眼压，充分延缓青光眼恶化进程。相关研究在兔眼小梁蜂窝封闭模型中进行试验，发现硬埋管术中涂层镁前房埋管和后房埋管均較合金镁有显著临床优势。此处涂层镁指早期用于体内置入结构疏油涂层的陶瓷化镁离子化合物结构，一般由磷酸镁（MgO-P2O5）、磷酸钙镁（CaO-MgO-P2O5）、镁玻璃（SiO2-MgO，又称硅酸镁）按一定比例结合形成的陶瓷状网状纳米结构。

本研究在已有研究方法体系下，针对涂层镁结构前房硬埋管和后房硬埋管的临床可行性进行了相关性研究。

1 涂层镁的代谢动力学与毒理学

合金镁一般由镁（Mg）、钙（Ca）、铁（Fe）、钢（Fe-C）不锈钢（Fe-C-Cr-Ni）等常规可代谢金属采用体内成型法或体外成型法形成合金人体植入物，其本质为金属单质中性态物质。受制于镁单质的水活泼性，在置入生物体后，会形成一定程度的水毒性，其反应式为：

Mg+2H2O→Mg （HO）2+H2↑

该过程一方面在体内产生微溶性氢气，容易形成体内气室，且该反应过程为放热反应。如果合金镁用于口腔手术、骨成型手术等，与缓释涂层结合，人体具有足够的抗性。但镁合金用于眼内手术，微量氢气析出过程和放热反应过程会给玻璃体、前方、后房等眼内腔体带来额外压力，或可加速青光眼进程[1]。相关研究中也基本否定了镁合金在眼内手术植入物中的应用安全性，虽然当前诸多硬性眼内植入物使用覆盖缓释涂层的镁合金结构，且罕见不良反应，但研究中指出镁合金眼内植入物的安全性存在理论隐患[2]。

涂层镁的本质是一种含镁金属陶瓷材料，包含磷酸镁、磷酸钙镁、镁玻璃等组分，其中Mg2+离子以氧化态存在，可以直接被人体组织代谢吸收降解，该过程不产生水解气体和放热过程。Mg2+离子代谢过程中的毒性反应主要来自其肝毒性和肾毒性。

与合金镁强制代谢缓释控制过程不同，眼内环境本身对Mg2+离子的代谢反应能力有限，使用涂层镁眼内硬植入物时，无需对其代谢过程进行缓释控制。同时，Mg2+离子属于人体必要金属离子，血清Mg2+离子浓度正常值为0.8～1.0 mmol/L（1.5～2.5 mEq/L），脑脊液内Mg2+离子浓度稍高，而前房内导管总质量一般不超过0.03 g，后房内导管总质量不超过0.04 g，且Mg2+离子在陶瓷结构中的质量比一般不超过15%，常规代谢速度下不会产生生物毒性。据报道，涂层镁在动物模型多处自然不控制代谢过程中具有良好的安全性[3]。

2 涂层镁眼内植入物的兔模型试验结果讨论

据文献[4]、文献[5]报道，张昆亚（2019）等[4]、康欣（2018）等[5]在研究中使用了相同的兔青光眼模型，该模型使用生物胶对150只安哥拉白兔右眼执行小梁网人工栓塞，选择75只建模后眼压升高35%～55%的安哥拉白兔作为青光眼早期兔模型，其中25只使用合金镁前房硬导管;25只使用涂层镁前房硬导管;25只作为空白参照组不进行手术处理。建模45 d的3个组共75只兔模型的青光眼发病率（视神经乳突微缩度）和眼内压区间的实验结果如表1所示。

由表1可以看出，空白参照组的青光眼发展程度（以视神经乳突萎缩程度计算）远大于合金镁组和涂层镁组，且其眼内压升高率远大于合金镁组和涂层镁组。可以认定，合金镁组和涂层镁组具有显著疗效。单纯比较合金镁组和涂层镁组，涂层镁组的青光眼发展程度较低，且眼内压变化率较小。证实涂层镁组较合金镁组的疗效更显著。在兔青光眼模型中讨论了该结果的原因，涂层镁组在眼内代谢过程中，不会产生微溶性气体析出，不会产生反应放热，所以不会产生额外眼压[6]。该组文献证实了前文第1节中的假设，涂层镁眼前房导管与合金镁前房导管均可以在代谢期内有效释放眼房水并缓解小梁网堵塞造成的眼内压升高从而减缓青光眼发展过程，但涂层镁组的稳定性更强且安全性更高。

3 涂层镁眼前房导管与合金镁缓释眼前房导管的安全性比较

有学者利用人肾透析临床记录研究了镁植入物的代谢肾毒性，包含了眼晶状体缓释镁合金、陶瓷关节合金镁陶瓷（与涂层镁组分近似）、骨水泥镁陶瓷（与涂层镁组分近似）等[7]。研究中发现，美陶瓷的接触代谢半衰期较合金镁接触代谢半衰期长7.62倍，即在拥有缓释层支持的前提下，合金镁的代谢速度仍远超过涂层镁。更缓慢的代谢速度让涂层镁的肾毒性更低。

镁代谢紊乱综合征人群中，植入缓释合金镁与涂层镁的高血镁发病率有显著差异。利用确诊镁代谢综合征患者症候群，研究了82例合金镁植入预后数据和96例涂层镁植入预后数据，包含了骨水泥植入、人造关节植入等，虽未涉及到眼内植入，但仍可以从镁代谢安全性角度做出分析[8]。上述研究中，两组患者的实际高血镁症状表现如表2所示。gzslib202204012249

从表2中可知，高血镁检查的阴性、弱阳性、阳性、显著阳性患者确诊方法详见IDC-11高血镁临床诊断标准。比较两组患者数据发现，即便在镁代谢紊乱患者中涂层镁组的阴性率（43.8%）远高于合金镁组（34.1%），三类阳性患者检出率也低于合金镁组，证实涂层镁在镁代谢异常患者症候群中也有较高的安全性。有学者在相关研究中指出，镁代谢异常患者对血清镁离子的代谢能力较低，但药物控制下涂层镁（陶瓷镁）的代谢压力较小，肾毒性及肝毒性表达较低，代谢安全性更高[9]。

4 结语

从镁代谢理论出发，涂层镁虽然并未在眼外科植入物中得到应用，但从合金镁在眼外科植入物中的临床应用效果数据来看，即便合金镁在眼外科植入物中的安全性也可以得到基本保障，而涂层镁的实验环境安全性远高于合金镁。相关文献中有关实验共两大类：其一是兔青光眼模型中的涂层镁应用，证实兔眼中的涂层镁安全性更高，其二是其他相关科室在人临床外科植入物中的涂层镁（陶瓷镁）应用，证实在骨外科等科室使用大重量涂层镁时，安全性高于合金镁。所以，该研究最终认为，涂层镁应用于人青光眼前房硬导管和后房硬导管植入物成型时，具有高于合金镁的安全性。

【参考文献】

[1] 郭洋妍，喻正文，张剑.镁合金生物材料动物体内实验的研究热点[J].中国组织工程研究（提前出版），2022，26（22）：3 724-3 734.

[2] 王银川，付彭怀，王南清，等.增材制造可降解镁合金植入物面临的挑战及其对策[J].Engineering，2020，6（11）：137-154.

[3] 秦海明，陈渝宁，宋福林，等.新型羟基磷灰石涂层镁合金生物学毒性及相容性观察[J].中国医科大学学报，2013，42（4）：304-306.

[4] 张昆亞，钱秀清，吴宝平，等.兔眼虹膜形态随眼内压变化的体内实验研究[J].北京生物医学工程，2019，38（6）：605-610.

[5] 康欣，申颖，赵海霞，等.雷帕霉素在兔眼滤过性手术中的抗瘢痕作用[J].南方医科大学学报，2018，38（11）：1 389-1 394.

[6] 黄智华，谭薇.青光眼滤过术后抗瘢痕形成药物的研究新进展[J].国际眼科杂志，2018，18（7）：1 228-1 232.

[7] 王嘉，吴斌.糖尿病肾病患者维持性血液透析中镁代谢紊乱及冠状动脉钙化的影响因素[J].中国卫生工程学，2021，20（1）：155-156.

[8] 孟庆庆，翟小琳，袁毅，等.维持性血液透析患者镁代谢紊乱及冠状动脉钙化的相关影响因素研究[J].中国中西医结合肾病杂志，2019，20（7）：623-625.