視網膜色素上皮（RPE）細胞的功能障礙和丟失是老年性黃斑變性（AMD）等視網膜退行性病變最主要的病理特征。RPE細胞移植替代治療是目前治療AMD等退行性疾病最具潛能的治療方式之一。細胞移植支架作為移植細胞的載體，既能幫助RPE細胞向視網膜下腔輸送，又能促進移植細胞與宿主整合，提高RPE細胞的移植效率。細胞支架的材料來源廣泛，主要有生物組織、天然聚合物、人工合成聚合物以及復合材料。應用化學改性法、等離子體表面處理法、生物分子修飾法等方式對支架進行表面修飾和改性，或調整支架的拓撲結構，能較大程度提高支架的細胞相容性，為未來細胞支架技術投入臨床應用進一步奠定了基礎。
引用本文： 解心怡, 袁松濤, 劉慶淮. 視網膜色素上皮細胞移植支架技術研究進展. 中華眼底病雜志, 2017, 33(6): 655-658. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2017.06.030 復制
視網膜色素上皮（RPE）細胞功能障礙和丟失是許多視網膜退行性病變如老年性黃斑變性（AMD）發病機制中的重要環節，目前尚無有效治療手段停止、逆轉RPE細胞的這一病理變化[1]。RPE細胞替代治療是近年來AMD治療的研究方向之一；RPE細胞移植有望重建視網膜正常解剖結構，提供光感受器細胞所需的支持功能進而重新恢復視力[2]。但已有的臨床研究發現，部分受試者RPE移植手術后視力恢復程度有限，究其原因可能是移植的RPE細胞未能在人體內長期存活分化繼而未能理想地發揮生理功能[3, 4]。現有的RPE細胞替代治療研究中，大多數RPE細胞移植采用細胞懸液注射，這種方式會造成部分細胞返流，易產生細胞堆積并難以形成具有極性的單層上皮細胞形態；部分移植的RPE細胞不能發揮正常生理功能，導致視力恢復受限。此外，RPE細胞屬于錨著依賴性生長細胞，需要在移植后迅速附著于合適的基質才能更好地增生[5]；脈絡膜最內層Bruch膜（BM）是生理上RPE細胞的支持結構，接受RPE移植眼BM隨年齡增長發生內膠原層老化以及手術中可能對其造成醫源性損傷，無法為移植的RPE細胞提供良好附著和長期存活基礎。為了解決這些問題，移植組織工程細胞支架研究應運而生。利用不同生物材料作為移植細胞的載體支架，使RPE細胞黏附增生于生物材料，再采用細胞支架復合物形式將復合物片狀移植入視網膜下腔，移植的細胞支架同時替代受體病變BM的部分功能，以期促進移植RPE細胞的存活和分化，改善細胞微環境。現就RPE細胞支架技術研究進展綜述如下。
1 細胞支架材料
細胞支架材料的選擇是組織工程中最關鍵的部分，理想的RPE細胞支架材料需要具備以下特征：（1）良好的生物相容性且無毒無免疫原性；（2）良好的表面活性，能夠支持移植細胞的黏附和增生；（3）三維、多孔的立體結構；（4）有能承受移植手術的力學強度。目前用于細胞支架的材料主要分為天然支架材料、人工支架材料、復合支架材料。
1.1 天然支架材料
天然材料多來源于動植物或者人體，來源廣泛且具有良好的細胞相容性及生物可降解性；其降解產物多對人體無害，常用來構建組織工程支架。
最直接的獲取RPE細胞支架的方式是利用生物組織制成細胞支架。已經被用作RPE細胞支架的生物組織有人羊膜、晶狀體囊膜、視網膜內界膜等[6-8]。這些支架具有良好生物相容性，但生物組織來源受限，并且存在不可預計的生物攜帶病毒、傳播疾病等問題，從而限制了生物組織來源的天然材料應用[9]。此外，蛋白質類如膠原、明膠、纖維蛋白、蠶絲蛋白，多糖類如透明質酸、海藻酸鹽等天然高分子材料也是天然材料的主要來源。其中運用最為廣泛的為膠原。膠原不僅是動物細胞外基質和人BM的重要組成成分，也易于加工。隨著生物加工技術的發展，Ⅰ型膠原被制成厚度約為2.4 μm的超薄膜，與人BM厚度更加相似。體內外實驗也都成功證實在超薄膠原蛋白膜上培養RPE細胞可獲得典型的單層細胞[10, 11]。不足的是膠原存在穿透性差、手術中易導致視網膜損傷，并可能導致RPE細胞分泌促血管生成因子增多等問題[12]。作為最常見的天然聚合物，膠原現在多用于與其他材料復合，以提高整體材料的生物相容性。明膠是膠原經部分水解后提純而獲得的蛋白質制品，也較早被用于制備移植細胞支架。明膠不僅價格低廉，且擁有良好的生物相容性，是一種理想的支架底物。許多研究成功證實了明膠作為RPE細胞載體的可行性，若對明膠進行適當的交聯處理，更可以同時降低它的抗原性和免疫原性[13]。蠶絲蛋白也屬于生物來源的天然聚合物，其生物相容性較高。Shadforth等[14]用溶劑澆鑄法將家蠶蠶絲蛋白制成厚度約為3.0 μm的多孔支架，將人RPE細胞株-19（ARPE-19）置于支架上培養8周后，可見RPE細胞正常增生分化形成典型鋪路石樣形態并表達RPE細胞標志物。
但是，上述這些天然聚合物作為細胞支架時機械性能較差且產物一致性不佳，不能大批量生產，同時存在著生物安全隱患。如何解決這些矛盾仍有待進一步研究。
1.2 人工合成支架材料
相較于天然聚合物，人工合成的高分子材料具有豐富的原料來源優勢，且可對其微結構、機械性能等進行預先設計和調整，生產重復性好，是組織工程用材料中研究最多，應用最廣泛的支架材料。
目前應用于RPE細胞支架的合成高分子材料可大致分為可生物降解和不可生物降解聚合物。大部分用于細胞支架的聚合物均具有生物可降解性，其中最常見且投入組織工程學使用之一的聚合物為脂肪族聚酯，包括聚乳酸（PLA）和聚羥基乙酸（PGA）及聚己內酯（PCL）等[15]。PLA、PGA是結構最簡單、最典型的可降解線性聚羥基脂肪酸酯，生物相容性較高。PLA的機械強度大，但生物降解能力弱；而PGA降解速度較快，可根據PGA和PLA構成比例，控制支架的降解速度制成PLA-羥基乙酸共聚物（PLGA）；PLGA是美國食品和藥品管理局批準使用的醫藥輔助材料之一[16]。2001年，Lu等[17]將成年人RPE細胞在用溶劑澆鑄法制備而成的PLGA薄膜上進行體外培養，RPE細胞正常生長、黏附于薄膜。但PLGA纖維比較僵硬，移植時容易損傷視網膜。Thomson等[18]用固-液相分離法制備出PLGA與聚左旋乳酸共混薄膜，可以使形成的支架更易彎曲且保持良好的延展性。另一脂肪族聚酯PCL具有良好的生物降解性及生物相容性，但因其結晶度高、疏水性強、降解速率慢，更多地運用于長效藥物的載體，而在細胞支架領域的運用受到一定程度的限制。但近期Shahmoradi等[19]利用響應面分析法尋求制造PCL納米纖維的最優工藝參數，獲得使RPE細胞生長情況最佳的纖維直徑及孔隙率，并用堿性條件下水解的方法降低了PCL纖維的疏水性，使得PCL再次成為前景廣闊的支架材料。
不可降解聚合物包括聚對二甲苯、聚酯、聚二甲基硅氧烷（PDMS）等。研究者為評估這些聚合物作為細胞支架的可行性目前已分別進行了臨床前試驗[20, 21]。Hu等[20]將聚對二甲苯制成4.0 μm厚的細胞支架，將人胚胎干細胞來源RPE（hESC-RPE）細胞與支架共同培養后分別植入皇家外科學院大鼠及哥本哈根兔視網膜下腔，結果可見細胞支架精準完好地被植入于實驗動物的視網膜下腔，RPE細胞形成完整的單層結構覆蓋于支架上，細胞計數顯示移植前后僅有小于2%的細胞丟失。Peng等[21]采用層黏連蛋白包被的PDMS支架培養誘導性多能干細胞來源的RPE細胞，RPE細胞黏附增生形成具有緊密連接的單層結構。PDMS支架被移植入豬視網膜下腔長達2年均未發現移植排斥反應，證實層黏連蛋白包被的PDMS生物相容性良好。
另外，聚氨基甲酸酯和聚酰胺類[22, 23]等人工合成聚合物也被應用于細胞支架材料的實驗研究。人工聚合物材料多被制成多分支網狀或多孔海綿狀，其內部形成大量三維空間，使得細胞能有效地進行營養吸收、代謝物排出，利于細胞成活和基質分泌。但不足的是生物相容性及生物安全性相對天然聚合物較低，且存在降解產物可能存在細胞毒性的問題，使得人工合成聚合物在投入臨床使用前仍需進一步深入研究和改進。
1.3 復合支架材料
單一的天然材料與人工合成高分子材料分別具有各自鮮明的特點，均具備作為理想支架不可或缺的部分優點，同時又有著限制其發展的難以克服的缺點。天然材料復合人工合成高分子材料則可以保留其優點，改進其缺點。
Warnke等[24]將Ⅰ型膠原與PLGA兩者混合并用靜電紡絲法制成超薄的Ⅰ型膠原-PLGA三維納米纖維膜，其在形態與特性方面與人BM的內膠原層非常類似。將人RPE細胞種植于納米纖維膜上進行體外培養，可見RPE細胞形成具有極性的單層結構，電子顯微鏡下見頂端有微絨毛結構并表達特異性標志物如RPE65。Xiang等[25]同樣用靜電紡絲法制成再生柞蠶蠶絲蛋白-PCL-明膠共混納米纖維膜，厚度約3.0～5.0 μm，且具有較高的孔隙率。在將ARPE-19與納米纖維膜支架共培養12周后，RPE細胞在纖維膜上增生分化并形成典型的細胞形態，并具有分泌色素上皮衍生因子和吞噬標記的豬光感器細胞外節的生理功能。其后將該纖維膜移植入兔眼鞏膜下腔未見明顯移植排斥反應，提示其具有較高的生物相容性。
除了將天然高分子化合物及人工高分子化合物混合之外，蒙脫石作為目前應用最多的黏礦物之一也被用于制備RPE細胞支架。da Silva等[26]將蒙脫石與聚氨酯制成蒙脫石基聚氨酯納米復合薄膜，并將ARPE-19種植在納米復合物上，可見細胞正常黏附、增生并表達閉合蛋白。復合型支架材料正取代單一材料形式，成為今后細胞支架材料選擇的主要趨勢。
2 細胞支架設計的發展趨勢
2.1 支架材料的表面改性
對材料表面加以修飾或改性能提高支架材料的細胞親和性，促進移植的RPE細胞與支架的黏附和錨定。目前已用到的改性的方法主要有化學改性法、等離子體表面處理、生物分子修飾法。
化學改性法是指通過共聚、接枝等方法改變材料的組成，同時獲得具有良好細胞親和性表面的方法[27]。Treharne等[28]利用聚乙二醇甲基丙烯酸酯的親水性特點與甲基丙烯酸甲酯采用共聚的方法合成共聚物，聚乙二醇鏈在共聚物的表面形成一層親水性鈍化層，減輕了材料表面的非特異性蛋白的黏附，提高支架的細胞親和性。
等離子體是由中性的原子或分子、激發態的原子或分子、自由基、電子或負離子、正離子以及輻射光子組成。當等離子體轟擊聚合物表面時，產生多種活性基團如羰基、羧基、羥基、氨基、亞氨基等，可以改變材料表面的物理和化學性質[29]。Peng等[21]為改善PDMS細胞支架的疏水性和低細胞黏附性，應用氧氣等離子體對其進行改性，結果提示PDMS支架因硅羥基的存在變為親水性表面，且表面變得粗糙從而提高了RPE細胞的黏附率。
生物分子修飾是將細胞外基質蛋白或細胞外基質活性肽修飾于材料表面，以提高材料對于RPE細胞的有效黏附[30]。鑒于大分子蛋白容易傳播疾病等局限性，多數研究者利用細胞外基質蛋白的活性多肽、寡肽片段替代大蛋白分子，既能發揮蛋白質的功能、活性，同時又方便使用。來源于細胞外基質纖連蛋白的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸構成的三肽段是目前研究最為廣泛的促細胞黏附多肽。Sistiabudi等[31]用多肽固相合成法將膠原結合結構域添加至BM的內膠原層，以錨定生物活性三肽段。研究結果證實，此方法不僅可提高RPE細胞在BM上的黏附，而且可延遲RPE細胞的凋亡。
2.2 細胞支架的結構設計
宏觀結構上，RPE細胞移植支架的設計應盡可能對人眼BM的解剖結構特點進行模擬，以達到仿生目的。人BM厚度約為1.0～4.0 μm，生理上具有可滲透性以便RPE細胞進行營養物質和代謝產物的運輸，因此細胞支架的最佳厚度也應小于5.0 μm，并最好具備多孔的超微結構。Calejo等[32]利用水滴模板法將聚合物L/DL型聚乳酸制成規整的蜂窩結構狀多孔膜，孔徑大小約在3.0～5.0 μm。該孔徑大小恰好對營養物質或代謝產物保持高滲透性，且不會阻止細胞的黏附與增生。hESC-RPE細胞在該薄膜上正常地附著及生長，并表達了RPE特異性蛋白。此研究結果證實材料結構的仿生性對RPE細胞的黏附與融合有重要意義。
微觀結構上，目前研究常采用微細加工技術、靜電紡絲等方法對材料進行微米級甚至納米級設計，以模擬細胞外基質的納米結構引導細胞生長。此外，納米級尺寸的粗糙表面能誘導RPE細胞進行更好的黏附、增生和分化[33, 34]。因此，今后研究中RPE細胞支架的設計應盡可能符合眼內相關組織的宏觀及微觀結構，以達到最佳移植效果。
3 問題與展望
由于血眼屏障的存在，視網膜下腔是人體相對免疫豁免區，這是細胞移植等組織工程治療開展的有利基礎。但如何通過移植技術改善細胞存活，促進細胞與宿主的整合是RPE細胞移植替代治療AMD等視網膜退行性病變亟待解決的問題。生物材料細胞支架的應用不僅有望提高細胞的生存率，且能改善移植細胞的微環境，提高移植的成功率。細胞支架研究在未來投入臨床應用之前仍有諸多問題需要解決。首先，支架材料的選擇、制備方法、機械性能、降解特性等方面仍需進一步深入了解及改進。雖然目前多采用復合材料制備支架，可彌補天然及人工材料的明顯不足，但其復合的比例、復合的方式也有待進一步研究。常用的制備支架的方法有相分離法、溶液澆注/粒子瀝濾法、靜電紡絲法等，這些方法均存在各自的優勢及不足。而三維打印技術能夠根據不同臨床需要快速精準制備個性化的支架，并能提高支架的均一性、對材料的微觀結構進行精確控制，是一種具有前景的制備方式，在未來的研究中可嘗試運用于細胞支架的制備。其次，將合適尺寸細胞-支架復合物移植入視網膜下腔并鋪平展開，需要較高的手術技巧或開發精密的移植儀器[35]。若僅通過限制尺寸大小來避免移植后褶皺形成，移植的RPE細胞量將會受到限制。最后，細胞-支架復合物移植入視網膜下腔的長期的安全性及有效性仍需要大量體內試驗佐證。在未來的研究中，還需要尋找有效方式長期維持移植細胞在支架上的存活及生理功能的發揮。
視網膜色素上皮（RPE）細胞功能障礙和丟失是許多視網膜退行性病變如老年性黃斑變性（AMD）發病機制中的重要環節，目前尚無有效治療手段停止、逆轉RPE細胞的這一病理變化[1]。RPE細胞替代治療是近年來AMD治療的研究方向之一；RPE細胞移植有望重建視網膜正常解剖結構，提供光感受器細胞所需的支持功能進而重新恢復視力[2]。但已有的臨床研究發現，部分受試者RPE移植手術后視力恢復程度有限，究其原因可能是移植的RPE細胞未能在人體內長期存活分化繼而未能理想地發揮生理功能[3, 4]。現有的RPE細胞替代治療研究中，大多數RPE細胞移植采用細胞懸液注射，這種方式會造成部分細胞返流，易產生細胞堆積并難以形成具有極性的單層上皮細胞形態；部分移植的RPE細胞不能發揮正常生理功能，導致視力恢復受限。此外，RPE細胞屬于錨著依賴性生長細胞，需要在移植后迅速附著于合適的基質才能更好地增生[5]；脈絡膜最內層Bruch膜（BM）是生理上RPE細胞的支持結構，接受RPE移植眼BM隨年齡增長發生內膠原層老化以及手術中可能對其造成醫源性損傷，無法為移植的RPE細胞提供良好附著和長期存活基礎。為了解決這些問題，移植組織工程細胞支架研究應運而生。利用不同生物材料作為移植細胞的載體支架，使RPE細胞黏附增生于生物材料，再采用細胞支架復合物形式將復合物片狀移植入視網膜下腔，移植的細胞支架同時替代受體病變BM的部分功能，以期促進移植RPE細胞的存活和分化，改善細胞微環境。現就RPE細胞支架技術研究進展綜述如下。
1 細胞支架材料
細胞支架材料的選擇是組織工程中最關鍵的部分，理想的RPE細胞支架材料需要具備以下特征：（1）良好的生物相容性且無毒無免疫原性；（2）良好的表面活性，能夠支持移植細胞的黏附和增生；（3）三維、多孔的立體結構；（4）有能承受移植手術的力學強度。目前用于細胞支架的材料主要分為天然支架材料、人工支架材料、復合支架材料。
1.1 天然支架材料
天然材料多來源于動植物或者人體，來源廣泛且具有良好的細胞相容性及生物可降解性；其降解產物多對人體無害，常用來構建組織工程支架。
最直接的獲取RPE細胞支架的方式是利用生物組織制成細胞支架。已經被用作RPE細胞支架的生物組織有人羊膜、晶狀體囊膜、視網膜內界膜等[6-8]。這些支架具有良好生物相容性，但生物組織來源受限，并且存在不可預計的生物攜帶病毒、傳播疾病等問題，從而限制了生物組織來源的天然材料應用[9]。此外，蛋白質類如膠原、明膠、纖維蛋白、蠶絲蛋白，多糖類如透明質酸、海藻酸鹽等天然高分子材料也是天然材料的主要來源。其中運用最為廣泛的為膠原。膠原不僅是動物細胞外基質和人BM的重要組成成分，也易于加工。隨著生物加工技術的發展，Ⅰ型膠原被制成厚度約為2.4 μm的超薄膜，與人BM厚度更加相似。體內外實驗也都成功證實在超薄膠原蛋白膜上培養RPE細胞可獲得典型的單層細胞[10, 11]。不足的是膠原存在穿透性差、手術中易導致視網膜損傷，并可能導致RPE細胞分泌促血管生成因子增多等問題[12]。作為最常見的天然聚合物，膠原現在多用于與其他材料復合，以提高整體材料的生物相容性。明膠是膠原經部分水解后提純而獲得的蛋白質制品，也較早被用于制備移植細胞支架。明膠不僅價格低廉，且擁有良好的生物相容性，是一種理想的支架底物。許多研究成功證實了明膠作為RPE細胞載體的可行性，若對明膠進行適當的交聯處理，更可以同時降低它的抗原性和免疫原性[13]。蠶絲蛋白也屬于生物來源的天然聚合物，其生物相容性較高。Shadforth等[14]用溶劑澆鑄法將家蠶蠶絲蛋白制成厚度約為3.0 μm的多孔支架，將人RPE細胞株-19（ARPE-19）置于支架上培養8周后，可見RPE細胞正常增生分化形成典型鋪路石樣形態并表達RPE細胞標志物。
但是，上述這些天然聚合物作為細胞支架時機械性能較差且產物一致性不佳，不能大批量生產，同時存在著生物安全隱患。如何解決這些矛盾仍有待進一步研究。
1.2 人工合成支架材料
相較于天然聚合物，人工合成的高分子材料具有豐富的原料來源優勢，且可對其微結構、機械性能等進行預先設計和調整，生產重復性好，是組織工程用材料中研究最多，應用最廣泛的支架材料。
目前應用于RPE細胞支架的合成高分子材料可大致分為可生物降解和不可生物降解聚合物。大部分用于細胞支架的聚合物均具有生物可降解性，其中最常見且投入組織工程學使用之一的聚合物為脂肪族聚酯，包括聚乳酸（PLA）和聚羥基乙酸（PGA）及聚己內酯（PCL）等[15]。PLA、PGA是結構最簡單、最典型的可降解線性聚羥基脂肪酸酯，生物相容性較高。PLA的機械強度大，但生物降解能力弱；而PGA降解速度較快，可根據PGA和PLA構成比例，控制支架的降解速度制成PLA-羥基乙酸共聚物（PLGA）；PLGA是美國食品和藥品管理局批準使用的醫藥輔助材料之一[16]。2001年，Lu等[17]將成年人RPE細胞在用溶劑澆鑄法制備而成的PLGA薄膜上進行體外培養，RPE細胞正常生長、黏附于薄膜。但PLGA纖維比較僵硬，移植時容易損傷視網膜。Thomson等[18]用固-液相分離法制備出PLGA與聚左旋乳酸共混薄膜，可以使形成的支架更易彎曲且保持良好的延展性。另一脂肪族聚酯PCL具有良好的生物降解性及生物相容性，但因其結晶度高、疏水性強、降解速率慢，更多地運用于長效藥物的載體，而在細胞支架領域的運用受到一定程度的限制。但近期Shahmoradi等[19]利用響應面分析法尋求制造PCL納米纖維的最優工藝參數，獲得使RPE細胞生長情況最佳的纖維直徑及孔隙率，并用堿性條件下水解的方法降低了PCL纖維的疏水性，使得PCL再次成為前景廣闊的支架材料。
不可降解聚合物包括聚對二甲苯、聚酯、聚二甲基硅氧烷（PDMS）等。研究者為評估這些聚合物作為細胞支架的可行性目前已分別進行了臨床前試驗[20, 21]。Hu等[20]將聚對二甲苯制成4.0 μm厚的細胞支架，將人胚胎干細胞來源RPE（hESC-RPE）細胞與支架共同培養后分別植入皇家外科學院大鼠及哥本哈根兔視網膜下腔，結果可見細胞支架精準完好地被植入于實驗動物的視網膜下腔，RPE細胞形成完整的單層結構覆蓋于支架上，細胞計數顯示移植前后僅有小于2%的細胞丟失。Peng等[21]采用層黏連蛋白包被的PDMS支架培養誘導性多能干細胞來源的RPE細胞，RPE細胞黏附增生形成具有緊密連接的單層結構。PDMS支架被移植入豬視網膜下腔長達2年均未發現移植排斥反應，證實層黏連蛋白包被的PDMS生物相容性良好。
另外，聚氨基甲酸酯和聚酰胺類[22, 23]等人工合成聚合物也被應用于細胞支架材料的實驗研究。人工聚合物材料多被制成多分支網狀或多孔海綿狀，其內部形成大量三維空間，使得細胞能有效地進行營養吸收、代謝物排出，利于細胞成活和基質分泌。但不足的是生物相容性及生物安全性相對天然聚合物較低，且存在降解產物可能存在細胞毒性的問題，使得人工合成聚合物在投入臨床使用前仍需進一步深入研究和改進。
1.3 復合支架材料
單一的天然材料與人工合成高分子材料分別具有各自鮮明的特點，均具備作為理想支架不可或缺的部分優點，同時又有著限制其發展的難以克服的缺點。天然材料復合人工合成高分子材料則可以保留其優點，改進其缺點。
Warnke等[24]將Ⅰ型膠原與PLGA兩者混合并用靜電紡絲法制成超薄的Ⅰ型膠原-PLGA三維納米纖維膜，其在形態與特性方面與人BM的內膠原層非常類似。將人RPE細胞種植于納米纖維膜上進行體外培養，可見RPE細胞形成具有極性的單層結構，電子顯微鏡下見頂端有微絨毛結構并表達特異性標志物如RPE65。Xiang等[25]同樣用靜電紡絲法制成再生柞蠶蠶絲蛋白-PCL-明膠共混納米纖維膜，厚度約3.0～5.0 μm，且具有較高的孔隙率。在將ARPE-19與納米纖維膜支架共培養12周后，RPE細胞在纖維膜上增生分化并形成典型的細胞形態，并具有分泌色素上皮衍生因子和吞噬標記的豬光感器細胞外節的生理功能。其后將該纖維膜移植入兔眼鞏膜下腔未見明顯移植排斥反應，提示其具有較高的生物相容性。
除了將天然高分子化合物及人工高分子化合物混合之外，蒙脫石作為目前應用最多的黏礦物之一也被用于制備RPE細胞支架。da Silva等[26]將蒙脫石與聚氨酯制成蒙脫石基聚氨酯納米復合薄膜，并將ARPE-19種植在納米復合物上，可見細胞正常黏附、增生并表達閉合蛋白。復合型支架材料正取代單一材料形式，成為今后細胞支架材料選擇的主要趨勢。
2 細胞支架設計的發展趨勢
2.1 支架材料的表面改性
對材料表面加以修飾或改性能提高支架材料的細胞親和性，促進移植的RPE細胞與支架的黏附和錨定。目前已用到的改性的方法主要有化學改性法、等離子體表面處理、生物分子修飾法。
化學改性法是指通過共聚、接枝等方法改變材料的組成，同時獲得具有良好細胞親和性表面的方法[27]。Treharne等[28]利用聚乙二醇甲基丙烯酸酯的親水性特點與甲基丙烯酸甲酯采用共聚的方法合成共聚物，聚乙二醇鏈在共聚物的表面形成一層親水性鈍化層，減輕了材料表面的非特異性蛋白的黏附，提高支架的細胞親和性。
等離子體是由中性的原子或分子、激發態的原子或分子、自由基、電子或負離子、正離子以及輻射光子組成。當等離子體轟擊聚合物表面時，產生多種活性基團如羰基、羧基、羥基、氨基、亞氨基等，可以改變材料表面的物理和化學性質[29]。Peng等[21]為改善PDMS細胞支架的疏水性和低細胞黏附性，應用氧氣等離子體對其進行改性，結果提示PDMS支架因硅羥基的存在變為親水性表面，且表面變得粗糙從而提高了RPE細胞的黏附率。
生物分子修飾是將細胞外基質蛋白或細胞外基質活性肽修飾于材料表面，以提高材料對于RPE細胞的有效黏附[30]。鑒于大分子蛋白容易傳播疾病等局限性，多數研究者利用細胞外基質蛋白的活性多肽、寡肽片段替代大蛋白分子，既能發揮蛋白質的功能、活性，同時又方便使用。來源于細胞外基質纖連蛋白的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸構成的三肽段是目前研究最為廣泛的促細胞黏附多肽。Sistiabudi等[31]用多肽固相合成法將膠原結合結構域添加至BM的內膠原層，以錨定生物活性三肽段。研究結果證實，此方法不僅可提高RPE細胞在BM上的黏附，而且可延遲RPE細胞的凋亡。
2.2 細胞支架的結構設計
宏觀結構上，RPE細胞移植支架的設計應盡可能對人眼BM的解剖結構特點進行模擬，以達到仿生目的。人BM厚度約為1.0～4.0 μm，生理上具有可滲透性以便RPE細胞進行營養物質和代謝產物的運輸，因此細胞支架的最佳厚度也應小于5.0 μm，并最好具備多孔的超微結構。Calejo等[32]利用水滴模板法將聚合物L/DL型聚乳酸制成規整的蜂窩結構狀多孔膜，孔徑大小約在3.0～5.0 μm。該孔徑大小恰好對營養物質或代謝產物保持高滲透性，且不會阻止細胞的黏附與增生。hESC-RPE細胞在該薄膜上正常地附著及生長，并表達了RPE特異性蛋白。此研究結果證實材料結構的仿生性對RPE細胞的黏附與融合有重要意義。
微觀結構上，目前研究常采用微細加工技術、靜電紡絲等方法對材料進行微米級甚至納米級設計，以模擬細胞外基質的納米結構引導細胞生長。此外，納米級尺寸的粗糙表面能誘導RPE細胞進行更好的黏附、增生和分化[33, 34]。因此，今后研究中RPE細胞支架的設計應盡可能符合眼內相關組織的宏觀及微觀結構，以達到最佳移植效果。
3 問題與展望
由于血眼屏障的存在，視網膜下腔是人體相對免疫豁免區，這是細胞移植等組織工程治療開展的有利基礎。但如何通過移植技術改善細胞存活，促進細胞與宿主的整合是RPE細胞移植替代治療AMD等視網膜退行性病變亟待解決的問題。生物材料細胞支架的應用不僅有望提高細胞的生存率，且能改善移植細胞的微環境，提高移植的成功率。細胞支架研究在未來投入臨床應用之前仍有諸多問題需要解決。首先，支架材料的選擇、制備方法、機械性能、降解特性等方面仍需進一步深入了解及改進。雖然目前多采用復合材料制備支架，可彌補天然及人工材料的明顯不足，但其復合的比例、復合的方式也有待進一步研究。常用的制備支架的方法有相分離法、溶液澆注/粒子瀝濾法、靜電紡絲法等，這些方法均存在各自的優勢及不足。而三維打印技術能夠根據不同臨床需要快速精準制備個性化的支架，并能提高支架的均一性、對材料的微觀結構進行精確控制，是一種具有前景的制備方式，在未來的研究中可嘗試運用于細胞支架的制備。其次，將合適尺寸細胞-支架復合物移植入視網膜下腔并鋪平展開，需要較高的手術技巧或開發精密的移植儀器[35]。若僅通過限制尺寸大小來避免移植后褶皺形成，移植的RPE細胞量將會受到限制。最后，細胞-支架復合物移植入視網膜下腔的長期的安全性及有效性仍需要大量體內試驗佐證。在未來的研究中，還需要尋找有效方式長期維持移植細胞在支架上的存活及生理功能的發揮。