CN101318029B - 眼用可塑性高分子聚合材料及其应用 - Google Patents
眼用可塑性高分子聚合材料及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
一种眼用可塑性高分子聚合材料，以符合化学通式(I)的一种或两种单体和符合化学通式(II)的一种单体为主要原料，在游离基引发剂和交联剂的作用下共聚得到。
Description
技术领域
本发明涉及一种眼用可塑性高分子聚合材料及其应用，属于生物医学材料中的新型眼科用治疗材料及新技术领域。
背景技术
眼盲是一个严重的公共卫生及社会问题。中国是全世界盲人最多的国家，约有500万盲人，占全世界盲人的18％，预计到2020年中国的盲人数将增加4倍。统计数据表明，白内障是中国第一位致盲原因，约占致盲总数的一半，其次是青光眼和糖尿病视网膜病变等。白内障是老年人和糖尿病人最常见的眼疾，通常是指45岁以上患者的晶状体逐渐变性而混浊。随着老龄人口的增加，老年性白内障患者也日益增加，老年性白内障患者约占全部白内障者的50％，绝大多数发生眼盲的年龄在56～70岁。常见的老年性白内障发病机制可能与年龄老化、紫外线长期过度照射、遗传因素、中毒、眼内某些炎症、营养不良等有关。
人工晶体(Intraocular Lens，IOL)植入是白内障病人重见光明最有效的方法，这项技术的发明给眼科领域带来了一次飞跃，具体治疗方法是：将混浊了的眼内晶体摘除、同时植入合适的人工晶体并加以固定。世界上第一例IOL植入是1949年由英国眼科医生瑞德利完成的，揭开了IOL治疗白内障发展的序幕。IOL经历了近50年的发展，IOL材料是IOL发展的基础，因而长期以来受到人们的关注。
IOL材料主要分为两大类：聚硅酮类材料和丙烯酸酯类。对于丙烯酸酯类IOL，根据材料的玻璃化转变温度和材料的亲水性强弱，又分为硬性丙烯酸酯IOL、软性疏水性丙烯酸酯IOL和软性亲水性丙烯酸酯IOL。近年来对材料的研究，一方面集中体现在对现有IOL材料进行表面修饰，提高生物相容性；另一方面是对主体材料进行改性和新材料开发，以改善材料的光学、力学性质，完善IOL的植入方式和生理调节功能。
人工晶体的材料以具有代表性的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)最为合适，它最早被人们认识并应用于IOL的材料。PMMA透明性好、生物相容性佳、化学性质稳定、易于加工、折光指数约为1.49，但PMMA为硬性晶体，手术切口较大，眼内细胞流失过多，而且病人需要住院治疗，因而存在明显的缺点。近年以来，为了提高手术效率、减少术后并发症(如术后散光等)，运用超声乳化抽吸术的小切口手术方式得到了普及和重视。作为适用于小切口的软性人工晶体材料，用于乳房整形的硅凝胶(聚硅酮)首先得到了应用。聚硅酮玻璃化转变温度低，室温下材料比较柔软，透光性好，弹性高，所制成的IOL表面光洁，成像性能优越。然而，“硅凝胶人工晶体”具有抗撕裂强度相对较差，材料的折光指数相对较低，约在1.40左右，复原回复力强容易损伤眼囊内细胞，而且术后固定性差、术后炎症及混浊多发等缺点(Keateset al.US Pat 4,619,657)。
为了克服上述“硅凝胶人工晶体”的缺点，美国与日本等国家开始对软性疏水性丙烯酸酯进行了研究。软性疏水性丙烯酸酯材料与PMMA相似，具有很好的光学与生物学特性。软性疏水性丙烯酸酯容易被延长，外力释放后10s内恢复到原来的长度和形状。现有技术公开了一种n-烷基丙烯酸酯(n-Alkyl(metha)acrylate)与交联剂合成而成的软性人工晶体，这种软性人工晶体屈光率高、有使晶体的厚度得以控制的优点。但由于晶体折叠后表面粘着、不易分离，致使存在不太容易植入眼内等缺点。
发明内容
本发明提供一种眼用可塑性高分子聚合材料，其目的是解决现有的软性疏水性丙烯酸酯在折叠后表面粘着、不易分离，致使存在不太容易植入眼内等缺点。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：所述聚合材料的玻璃化转变温度大于或等于10℃，小于或等于25℃；折光率大于或等于1.47，小于或等于1.53；分子量大于或等于100万道尔顿，小于或等于200万道尔顿；恢复度为在20～60秒内舒展复原为稳定状态；
所述聚合材料以符合化学通式(I)的一种或两种单体和符合化学通式(II)的一种单体为原料，在游离基引发剂和交联剂的作用下共聚得到；
式(I)中，R1为H或者CH3基团；n为2或者3，符合化学通式(I)的一种或两种单体的重量为原料重量的70％～90％；
式(II)中，R2为H或者CH3基团；含量为原料重量的10％～30％；
并且，当所述R1为H时，R2为CH3基团；当所述R1为CH3时，R2为H。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种眼用可塑性高分子聚合材料的应用，所述聚合材料作为可塑性疏水丙烯酸酯人工晶体、角膜接触镜、羊膜隐型接触镜支架、有晶体眼屈光晶体、角膜接触环与嵌入物，以及青光眼装置的应用。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，所述聚合材料的原料中还含有防止紫外线穿透的物质，该物质符合化学通式(III)
式中，R3为H或者CH3基团；X为Cl或者Br，含量为原料重量的1～3.5％。
2、上述方案中，所述符合化学通式(I)的单体具体为甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸正丙酯或者丙烯酸正丁酯。
3、上述方案中，所述符合化学通式(I)的单体具体为丙烯酸苯乙酯或者甲基丙烯酸苯乙酯。
4、上述方案中，所述交联剂为二甲基丙烯酸丁二醇酯(Butanedioledimethacrylate)、二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)或者1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯(1-4Butanedioledimethacrylate)，含量为原料重量的0.1～2％。
5、上述方案中，所述交联剂，促进符合化学通式(I)，(II)的聚合。交联剂常是分子中含多个官能团的物质，如有机二元酸、多元醇。交联剂能在线型分子间起架桥作用从而使多个线型分子相互键合交联成网络结构的物质。
6、上述方案中，对于非晶体聚合物，对它施加恒定的力，观察它所发生的形变与温度的关系，通常特称为温度形变曲线或热机械曲线。非晶体聚合物有三种力学状态，它们是玻璃态、高弹态和粘流态。在温度较低时，材料为刚性固体状，与玻璃相似，在外力作用下只会发生非常小的形变，此状态即为玻璃态。当温度继续升高到一定范围后，材料的形变明显地增加，并在随后的一定温度区间形变相对稳定，此状态即为高弹态。温度继续升高形变量又逐渐增大，材料逐渐变成粘性的流体，此时形变不可能恢复，此状态即为粘流态。我们通常把玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变，它所对应的转变温度即是玻璃化转变温度，或是玻璃化温度。
7、上述方案中、所述眼用高分子聚合材料的用途：
按照眼生理结构应用分类：
眼内：人工晶体、有晶体眼屈光晶体、青光眼装置；
眼表：角膜接触镜、角膜接触环与嵌入物、羊膜隐型接触镜。
按照功能应用分类：
治疗白内障：人工晶体；
治疗近视、远视等屈光不正性疾病：角膜接触镜、有晶体眼屈光晶体；
治疗青光眼：青光眼装置；
治疗角膜疾病：角膜接触环与嵌入物、羊膜隐型接触镜。
人工晶体(IOL)是一种植入眼内的可折叠疏水人造透镜(晶状体)，取代天然的已经混浊的晶状体的作用，用于治疗白内障。
有晶体眼屈光晶体是一种植入眼内的人工透镜，植在天然晶状体与角膜之间，用于矫正近视、远视等屈光不正。
青光眼装置用于青光眼的房水引流，降低眼内压力。
角膜接触环与嵌入物(Contact Ring)是一种人工制造的环，插入角膜中用于治疗各种角膜疾病，如圆锥角膜病。
角膜接触镜(Contact lens，CL)直接贴附在角膜的泪液层上，与人眼生理相容，用于矫正近视、远视等屈光不正。
羊膜隐形接触镜(Amniotic Contact Lens，AMCL)：是一种粘附有胎盘内膜的角膜接触镜，用于治疗角膜创伤疤痕致盲的产品。
8、上述方案中，自由基引发剂主要为过氧化物，偶氮系列引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异戊腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁基脒盐酸盐等，苯甲酮，过碳酸物等。
9、上述方案中，当本发明-眼用高分子聚合材料制作成人工晶体等产品时，为了减小眼部手术创口，会将人工晶体等产品折叠后植入眼内，所述恢复度是指当其植入后去除外力时，舒展复原为稳定状态所需要的时间，这段时间过短，人工晶体等产品会造成眼睛的其他部分划伤，过长，会不能达到有效的治疗目的。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
本发明得到的材料折光率＞1.49。当眼内软性折叠晶体植入后去除外力时，其光学部分不发生粘连，并在20～60秒的适度时间内舒展复原为稳定状态的疏水聚合物。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：一种眼用可塑性高分子聚合材料
用200毫升的三角烧杯取70g的甲基丙烯酸正丁酯(Butylmethacrylate)；然后再同样取29.6g的丙烯酸苯乙酯(Phenylethlacrylate)；以及0.4g的1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯(1-4Butanedioledimethacrylate)。在以上混合物中加入0.1g的偶氮二异丁腈作为自由基引发剂在超声波清洗机上进行5分钟的超声波震动混合。然后，将此液体移至直径约15mm长的200毫升的试管中。将氮气通入此混合物10分钟(将气体出气口插入混合液中，气体吹泡而出)。在此状态密封、并将此试管中的液面沉入60℃的水槽里。如此状态放置12小时。然后，将试管从水槽中取出，放入60℃的空气烤炉中干燥8小时，再放入90℃的烤炉中进行12小时的加热。将试管破碎取出硬化物。将此硬化物在冷冻车床上加工，即可成为直径6mm，中心厚为0.8mm的人工晶体。所得材料的恢复度为26秒，折射率为1.51，分子量为125万道尔顿。玻璃化转变温度为10℃.
实施例二：一种眼用可塑性高分子聚合材料
将95克甲基丙烯酸正丙酯、5克分子式为
的物质，1.2克分子式为
的防止紫外线穿透的物质，0.8克的交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和0.1克苯甲酮，按照实施例一的工艺步骤和条件制作角膜接触镜。所得材料的恢复度为38秒，折射率为1.49，分子量为150万道尔顿。玻璃化转变温度为25℃。
实施例三：一种眼用可塑性高分子聚合材料
70克丙烯酸正丙酯，30克分子式为
的物质，2.5克分子式为
的防止紫外线穿透的物质，1.8克的交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和0.1g的偶氮二异丁腈按照实施例一的工艺步骤和条件制作有晶体眼屈光晶体。所得材料的恢复度为29秒，折射率为1.51，分子量为170万道尔顿。玻璃化转变温度为20℃。
实施例四：一种眼用可塑性高分子聚合材料
45克丙烯酸正丙酯和45克丙烯酸正丁酯，20克分子式为
的物质，1.8克分子式为
的防止紫外线穿透的物质，1.2克的交联剂二甲基丙烯酸丁二醇酯(Butanedioledimethacrylate)和0.1g的偶氮二异丁腈按照实施例一的工艺步骤和条件制作羊膜隐形接触镜。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种眼用可塑性高分子聚合材料，其特征在于：所述聚合材料的玻璃化转变温度大于或等于10℃，小于或等于25℃；折光率大于或等于1.47，小于或等于1.53；分子量大于或等于100万道尔顿，小于或等于200万道尔顿；恢复度为在20～60秒内舒展复原为稳定状态；
所述聚合材料以符合化学通式(I)的一种或两种单体和符合化学通式(II)的一种单体为原料，在游离基引发剂和交联剂的作用下共聚得到；
式(I)中，R1为H或者CH3基团；n为2或者3，符合化学通式(I)的一种或两种单体的重量为原料重量的70％～90％；
式(II)中，R2为H或者CH3基团；含量为原料重量的10％～30％；
并且，当所述R1为H时，R2为CH3基团；当所述R1为CH3时，R2为H。
2.根据权利要求1所述的眼用可塑性高分子聚合材料，其特征在于：所述聚合材料的原料中还含有防止紫外线穿透的物质，该物质符合化学通式(III)
式中，R3为H或者CH3基团；X为Cl或者Br，含量为原料重量的1～3.5％。
3.根据权利要求1所述的眼用可塑性高分子聚合材料，其特征在于：所述符合化学通式(I)的单体具体为甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸正丙酯或者丙烯酸正丁酯。
4.根据权利要求1所述的眼用可塑性高分子聚合材料，其特征在于：所述符合化学通式(II)的单体具体为丙烯酸苯乙酯或者甲基丙烯酸苯乙酯。
5.根据权利要求1所述的眼用可塑性高分子聚合材料，其特征在于：所述交联剂为二甲基丙烯酸丁二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯或者1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯，含量为原料重量的0.1～2％。
6.根据权利要求1所述的眼用可塑性高分子聚合材料的应用，其特征在于：所述聚合材料作为可塑性疏水丙烯酸酯人工晶体、角膜接触镜、羊膜隐型接触镜支架、有晶体眼屈光晶体、角膜接触环与嵌入物或者青光眼装置的应用。
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