透明海藻酸钠/聚乙烯醇复合薄膜的制备及其在角膜基质再生中的应用研究

为解决角膜基质再生(CSR)中透明替代物在透水性、机械性能和细胞相容性等方面的挑战，研究人员通过溶剂浇铸法(SCM)开发了海藻酸钠(SA)/聚乙烯醇(PVA)杂化薄膜(HCFs)。该薄膜透光率达91.42%，吸水率提升353%，拉伸强度达15.07 MPa，兼具优异的生物相容性，为组织工程角膜提供了新型候选材料。

　　

角膜作为人体最精密的光学组织，其透明度与力学性能的平衡一直是再生医学的难题。全球约35%的角膜移植手术因供体短缺和免疫排斥失败，而现有胶原基材料虽能促进细胞生长，却难以达到天然角膜15-20 MPa的拉伸强度。更棘手的是，传统SA材料存在降解快、透明度低的缺陷，而PVA虽力学性能优异却缺乏细胞识别位点。这种"单材料困境"促使Tecnológico de Monterrey的研究团队在《Materials Today Communications》发表突破性成果——通过分子工程将SA与PVA优势互补，创造出性能逼近天然角膜的智能薄膜。

研究采用溶剂浇铸法制备不同配比的SA/PVA薄膜，通过FTIR和XRD分析分子相互作用，SEM观察微观形貌，紫外分光光度计测定透光率，万能试验机测试力学性能，并利用SVEC 4-10细胞系进行Alamar Blue细胞毒性评估。

【结构分析】
FTIR光谱显示PVA的-OH与SA的-COO^-形成氢键，XRD证实共混后结晶度降低至18.7%，这种非晶态结构使薄膜透光率提升至91.42%，显著优于单一组分材料。

【力学性能】
当SA含量为30%时，薄膜达到最优力学平衡：拉伸强度(UTS)15.07 MPa接近天然角膜(16.3 MPa)，断裂伸长率8.98%满足手术缝合要求，凝胶分数90.13%表明交联网络稳定。

【流体相互作用】
接触角测试显示SA的引入使亲水性提升353%，而溶胀实验证实薄膜在生理盐水中能维持72小时结构完整性，这对维持角膜水合状态至关重要。

【生物相容性】
细胞毒性试验中薄膜组代谢活性达阴性对照的95%，SVEC 4-10细胞在材料表面呈现典型纺锤形态，证明SA的RGD序列有效改善了PVA的细胞粘附性。

这项研究首次系统论证了SA/PVA薄膜在CSR中的应用潜力：通过分子间氢键构建的互穿网络，既保留SA的生物活性，又获得PVA的力学优势。其透光率(>90%)和UTS(15 MPa)已满足临床前研究标准，而353%的吸水率创新性地模拟了角膜基质的流体动力学特性。该成果为开发免缝合角膜贴片提供了新思路，尤其对治疗圆锥角膜等基质病变具有转化价值。作者特别指出，下一步需在原位凝胶化和内皮细胞共培养方面深入探索，以推进其临床转化进程。