定制化聚甲基氢硅氧烷（PMHS）作为玻璃体替代物的创新研究：物理特性优化与体外低毒性验证

语为解决视网膜脱落手术中传统硅油（PDMS）乳化并发症的临床难题，印尼帕贾贾兰大学团队通过溶剂工程（二乙醚/二氯甲烷）与温度调控（35°C）策略，高效合成低/中粘度PMHS（1.10–2.10 Pa·s）。该材料表面张力达20–21 milliN/m，折射率1.3960–1.3982（附加屈光度+3.016D–+3.120D），透光率近100%，并通过HET-CAM（鸡胚绒毛尿囊膜）验证其无刺激性与生物安全性，为开发新一代玻璃体替代材料提供新方向。

　　

论文解读

视网膜脱落是致盲性眼病，手术中需注入玻璃体替代物支撑视网膜。目前临床主流材料聚二甲基硅氧烷（PDMS）存在长期乳化风险，且原料八甲基环四硅氧烷（D₄）获取困难。更棘手的是，传统PMHS合成需长达72天的低温聚合（15–20°C）或依赖催化剂的高温反应（50°C），效率低下。

针对此困局，印尼帕贾贾兰大学（Universitas Padjadjaran）的研究团队创新性地通过溶剂筛选与温度协同调控，快速合成了适配玻璃体替代需求的聚甲基氢硅氧烷（PMHS）。研究以二氯甲基硅烷（DCMS）为原料，在二乙醚（DE，碱性溶剂）和二氯甲烷（DCM，酸性溶剂） 中分别进行水解，并通过精准控制缩聚温度（35°C） 大幅缩短反应时间（2–24小时）。成果发表于《BMC Chemistry》，证实PMHS具备替代PDMS的潜力。

关键技术方法

1. 溶剂对比合成：采用DE/DCM（体积比1:1）调控聚合物链增长

2. 温度优化：水解与缩聚全程控温35°C加速反应

3. 多维度表征：粘度计/折射仪/表面张力仪/UV-Vis/FTIR/NMR

4. HET-CAM毒性测试：以SDS（十二烷基硫酸钠）和生理盐水为对照，观察鸡胚血管反应（样本量：每组3枚蛋，共21枚）

研究结果

1. 物理性能适配临床需求

通过溶剂工程合成的两种PMHS（A-1: DE溶剂；A-2: DCM溶剂）均满足玻璃体替代物核心指标（表1）：

• 粘度分级：A-1达中粘度（2.10 Pa·s），A-2为低粘度（1.10 Pa·s），覆盖临床需求范围（900–5500 mPa·s）

• 表面张力：A-1（21 milliN/m）> A-2（20 milliN/m），高于PDMS（20 milliN/m），可抑制乳化

• 光学性能：折射率A-1（1.3982）、A-2（1.3960）略低于PDMS（1.4044），但附加屈光度（+3.120D/+3.016D）仍在安全窗（+3.0D–+3.5D）

• 透光性：UV-Vis显示~100%可见光透过率（图5），完全透明

2. 化学结构精准验证

FTIR与¹H-NMR谱图确证PMHS特征结构：

• FTIR特征峰：Si–H键（2161 cm^-1）、Si–O–Si（1032 cm^-1）、Si–CH₃（1258 cm^-1），显著区别于PDMS（图2）

• NMR氢谱：Si–H质子峰（δ 4.715 ppm）和Si–CH₃甲基峰（δ 0.070–0.203 ppm）（图3）

3. 生物安全性突破

HET-CAM测试显示（图6）：

• 阴性对照组（生理盐水）与PMHS组：300秒内无血管出血（haemorrhage）、凝固（coagulation）或溶解（lysis）

• 阳性对照（SDS）：0秒即出现明显血管损伤

  证明PMHS与PDMS同样具备非刺激性（non-irritant） 特性

结论与意义

该研究突破传统PMHS合成效率瓶颈，首次通过碱性溶剂（DE）与温和升温（35°C）协同策略实现中粘度PMHS的快速制备（仅需2小时）。关键价值在于：

1. 材料性能优化：表面张力（21 milliN/m）高于PDMS，显著降低乳化风险；光学性能完全适配眼内环境

2. 合成革新：摆脱催化剂依赖，溶剂比例（DCMS:溶剂=1:1）较既往方案（1:3–1:4）更节约

3. 安全性奠基：首个PMHS体外毒性报告，HET-CAM验证其生物相容性

作为PDMS的潜在替代品，PMHS凭借原料易得（DCMS）、合成高效、低毒稳定的特性，为视网膜脱落手术提供更优解决方案。未来需进一步开展体内长期毒性及机械性能研究，推动临床转化。