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【摘要】 目的 研究人工视觉假体微电极阵列和微刺激器的体外溶血性。方法 按照GB/T 16886.12-2005《医疗器械生物学评价 第12部分：样品制备与参照样品》的规定制备人工视觉假体微电极阵列和微刺激器检验液，将检验液按照GB/T 16886.4-2003《医疗器械生物学评价 第4部分：与血液相互作用试验选择》中的规定进行体外溶血试验。 结果 本项试验中, 人工视觉假体微电极阵列和微刺激器平均溶血指数为0.3%。结论 本产品没有引起溶血反应。
【关键词】 人工视觉假体;微电极阵列和微刺激器;体外溶血
【Abstract】 Objective To study the haemolysis of visual prosthesis microelectrode array and micro-stimulator in vitro.Methods Test extractions was prepared according to biological evaluation of medical devices-Part 12-2005: sample preparation and reference materials and then tested according to biological evaluation of medical devices-Part 4-2005: test selection interaction with blood.Results The average haemolytic index of visual prosthesis microelectrode array and micro-stimulato was 0.3%.Conclusion No hemolysis was showed.
【Key words】 visual prosthesis; microelectrode array and micro-stimulator; haemolysis in virto
视觉假体是一种通过刺激视觉神经系统使失明患者重新获得视觉的人工器官。在理论上， 视觉假体的实现可通过对视觉通路上任意位置进行神经电刺激。按照植入位置的不同， 视觉假体基本上可以分为视皮层假体、视神经假体和视网膜假体; C-Sight(Chinese Project for Sight)小组提出了一种新型的视觉假体方案。小组首次提出基于刺入式的多电极阵列的视神经假体方案，通过将编码的电刺激作用到视神经节细胞的轴突上，使视觉得以恢复。
微电极阵列和微刺激器均属于体内植入部分，在进入Ⅰ期临床试验之前，必须对这些体内植入部分的材料进行生物相容性研究[1]。生物相容性是指植入生物体内的材料与肌体之间的适应性。对生物体来说，植入的材料不管其结构、性质如何，都是外来异物。出于本能的自我保护，一般都会出现排斥现象。这种排斥反应的严重程度，决定了材料的生物相容性。因此，提高应用高分子材料与肌体的生物相容性，是材料和医学科学家们必须面对的课题。微电极阵列和微刺激器均属于体内植入部分，与皮肤、肌肉和血液直接接触，既要求其有良好的组织相容性，又要求其有良好的血液相容性，因此需对其生物安全性进行较为全面的评价。本研究根据GB/T16886.4-2003《医疗器械生物学评价 第4部分：与血液相互作用试验选择》[2]，对其体外溶血性作用进行生物学评价。本研究采用吸光度法，将产品与血液直接接触，通过测定红细胞释放的血红蛋白量以定量检测该产品的溶血率，为临床应用提供依据。
1 试验材料
1.1 试验动物
健康、成年的新西兰白种兔，雌雄均可, 来源于山东鲁抗医药集团有限公司,动物许可证号[SCXK(鲁)2008-0002]。
1.2 试剂
草酸钾、质量浓度为9g/L的氯化钠注射液。
1.3 仪器
紫外分光光度计、恒温水浴锅、离心机。
2 试验过程
2.1 新鲜稀释抗凝兔血的制备
家兔心脏采血10ml，加入20g/L的草酸钾溶液0.5ml制备成新鲜抗凝兔血，取新鲜抗凝兔血8ml，加0.9%氯化钠注射液10ml稀释。
2.2 样品及对照品的制备
试验组每管加入供试品5g ，再加入0.9%氯化钠注射液10ml;阴性对照组每管加入0.9%氯化钠注射液10ml;阳性对照组每管加入蒸馏水10ml 。每组平行操作3 管。
2.3 试验方法
(1)将试验组及对照组各管放入37℃ 恒温水浴。(2)水浴30min后每支试管加入0.2ml 稀释兔血，轻轻混匀。(3)水浴60min后倒出管内液体以800g 离心5min。(4)吸取上清液移入比色皿内，用分光光度计在545nm 波长处测定吸光度。
2.4 结果判断
样品的溶血率<5%时，可认为本样品不会引起溶血反应。
3 结果
兔血稀释后移入比色皿内测吸光度，记录结果(表1)，并按照下列公式计算试验组溶血率：HR=A-B C-B×100%(HR - 试验组溶血率，%;A - 试验组吸光度;B - 阴性对照组吸光度;C - 阳性对照组吸光度。) 表1 溶血试验吸光度检测结果
4 结论
本研究条件下，试验样品微电极阵列和微刺激器没有引起溶血反应。
5 讨论
视觉是人的信息的主要来源， 人类认识外界世界的信息约有 90%是通过视觉提供的。目前， 全世界大约有 1000 万人患有视网膜变性疾病， 如老年性黄斑病变或视网膜色素变性疾病[3]。根据世界卫生组织的统计， 全球失明人口共 4500 万， 中国约有 900 万视力残疾者， 占全世界盲人总数的1/5左右。对于因视神经、视网膜或大脑受到损伤或发生病变导致视力严重残疾的患者， 至今还没有有效的方法帮助他们重新获得视觉。随着医学与工程学的交叉发展， 人们开始用工程学的办法寻求一种视觉假体， 通过刺激失明患者视觉系统中仍有部分功能的神经组织的方法， 帮助盲人重新获得有意义的视觉。微电子科学和微加工技术的进步， 也为人们研发视觉假体创造了必要条件
目前视觉假体研究中存在的主要问题是生物相容性问题,这也是神经微电极芯片最终植入生物体必须解决的首要问题。微电极能否长期经受生物体液的侵蚀而不影响其功能,生物组织能否长时间忍受微电极的植入而不会造成形态和功能上的改变?植入材料虽然具有较好的生物相容性,但长期置于眼内,所产生的一系列电流活动对局部及整个神经组织的影响,植入物在眼内的长期稳定性均是值得关注的问题。
医疗器械和生物材料在临床应用前都必须进行生物安全性的评价，对于与血液直接/间接接触或相互作用的器械和材料则需要进行血液相容性的检测，最新推出的ISO 10993.4文件已经比较具体地列出了各类器械所应选择的试验指标，主要内容包括：血栓形成、凝血、血小板、溶血和补体系统等，而溶血试验则是其中一项比较传统和公认的试验，也被认为是细胞毒性评价的一个补充。研究的结果表明，封装之后的微电极阵列和微刺激器没有引起溶血反应，一旦应用于临床，将会带给广大患者重见光明的机会。但作为一种生物学材料，除了要对其进行溶血性研究外，还必须进行一系列的生物学试验和/或评价，如：皮内反应、细胞毒性、遗传毒性、植入、皮肤致敏、急性全身毒性等，以证实产品的安全性，对此我们将继续进行深入研究。
【参考文献】
1 GB/T 16886.1-2001.医疗器械生物学评价第1部分：评价与试验.北京: 中国标准出版社，2001.
2 GB/T 16886.4-2003.医疗器械生物学评价第4部分：与血液相互作用选择.北京: 中国标准出版社，2003.
3 裴为华，陈宏达，唐君，等. 用于视觉修复的视网膜下植入微芯片.高技术通讯，2005, 15(8):39-43.