角膜位于眼组织的最外层,易受到损伤。我国为工业农业大国,出现角膜损伤的现象也较为常见。角膜病已成为我国第二大致盲性眼病。目前,我国有超过500万因各种角膜病致盲的患者。视力下降乃至失明不但严重影响患者的生存质量,更给家庭和社会带来沉重负担。虽然其中大多数人可以通过角膜移植手术重见光明,但是移植材料短缺是一个世界难题。由于捐赠角膜供体的匮乏,国内每年仅能完成不到1万例的角膜移植手术。角膜病正逐渐成为不可逆致盲的主要原因。由于胶原是角膜基质的主要成分,因此在众多的天然高分子中,胶原用做角膜再生修复材料有着不可比拟的优势。但胶原基材料存在着力学强度不足、不耐受缝合等问题,限制了其广泛应用。同时,角膜移植术后恢复过程中,易导致角膜基质瘢痕性愈合,形成白斑影响视功能重建。此外,以往大多数研究集中于胶原基材料的制备与改性,如赋予材料更好的强度和抗菌性能等,对胶原自身在角膜组织修复中的作用研究较少,胶原与细胞或组织的相互作用不够明确。因此,本文首先采用生物安全性良好的可食用有机酸交联剂和实验室自主合成的高生物相容性高效醛交联剂分别对胶原进行改性。相比于传统胶原类交联剂有着交联效率高、显色反应小、生物安全性佳的优点。同时,本文首次将生物功能性小分子miRNA与胶原结合获得新材料,用于角膜组织无瘢痕化功能性修复。相较于同样具有调控作用的蛋白类生长因子,miRNA具有更低廉的价格与稳定、易于控制的优点。此外,本文研究了在炎症环境下角膜上皮细胞、角膜基质细胞与胶原基材料的相互作用,进一步探讨了胶原基材料在角膜组织修复中的生物学功能。主要研究结果如下:(1)通过含有多个羧基官能团的有机酸和实验室自主合成的高生物相容性高效醛交联剂分别对胶原进行改性,在保留了胶原基材料良好细胞相容性的基础上,提升了材料的力学性能,尤其是耐缝合性能。使材料能够被完整地缝合于眼表,并实现术后快速上皮化,对眼表无刺激。但是从术后角膜基质恢复的检测中发现基质存在一定程度的瘢痕性愈合,影响视功能恢复。(2)将生物功能性小分子miR-133b与胶原基材料相结合,赋予了材料抑制角膜基质术后瘢痕形成的能力。研究表明,载体AuNP能够很好的与miR-133b结合,且对miR-133b有很好的保护能力。在胶原溶液成膜的条件下,miR-133b可以保持结构完整,能够满足在材料制备中维持功能。AuNP的添加亦不会影响胶原基材料优良的理化性能。AuNP/miR-133b能够从材料中释放出来并进入到角膜基质细胞或角膜基质中进一步发挥其瘢痕抑制功能,移植新材料的兔角膜术后修复良好,相比于对照组和移植单纯Col膜,具有明显的瘢痕抑制能力,新材料修复后的角膜具有更高的透明性。(3)通过IL-1β可以有效刺激角膜上皮细胞与角膜基质细胞分泌IL-6与MMP-1。当角膜细胞接种于胶原基材料上后,再经IL-1β刺激,培养体系上清液中IL-6与MMP-1的表达相较于接种于孔板的对照组减少;在胶原基材料存在的情况下,相较于无IL-1β刺激的实验组,有IL-1β刺激的实验组中胶原基材料降解量增加。进一步的研究发现,胶原基材料对IL-6与MMP-1有一定的吸附作用,且经MMP-1等酶解的胶原基材料产生的降解产物可以降低角膜细胞IL-6的分泌量,胶原基材料可以通过物理吸附与降解产物双重作用降低角膜细胞IL-6的分泌,起到一定的抗炎效果,并在体内角膜板层移植模型中进一步验证了胶原膜的抗炎效果。