CN102886067A - 一种人工角膜多孔支架材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于医疗器械中植入材料和人工器官技术，提供了一种人工角膜多孔支架材料。所述人工角膜多孔支架材料为β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶，所述人工角膜多孔支架材料中，所述β-磷酸三钙与石墨的重量比为4：1至1：4，所述β-磷酸三钙与聚乙烯醇的重量比为1：5至2：1，所述石墨与聚乙烯醇的重量比为1：5至2：1。本发明还提供一种所述人工角膜多孔支架材料制备方法。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械中植入材料和人工器官技术领域，尤其设计一种人工角膜多孔支架材料及其制备方法。
背景技术
β-磷酸三钙陶瓷主要成分为钙及磷元素组成，不含蛋白质成分，无毒，生物相容性和细胞亲和性较好，而且能传导组织生长，即新生组织可以从β/磷酸三钙植入体与组织结合处沿着植入体表面或内部贯通性孔隙攀附生长。但其具有韧性差、脆性大、机械强度不高以及抗疲劳性能差等缺点，同时加工成较薄又具有一定弧度的人工角膜比较困难。
石墨是典型的层状结构，层与层之间以范德华力结合，这种结合方式结合力弱，因此石墨的机械强度低和有着优良的润滑性能。石墨由于具有耐高温性，润滑性、化学稳定性、可塑性、吸附性、抗磨性及生物相容性等特点，在人工血管、人工心脏瓣膜、人工齿根、人工骨与人工关节、人工血管、人工韧带和肌腱等诸多方面获得广泛应用。
聚乙烯醇除具有一般水凝胶的性能外，它与人体组织具有高度的相容性，无毒、无副作用、无降解，化学性能稳定，机械性能优良，含水量高，易于成型及良好的生物相容性。聚乙烯醇在医学方面得到广泛应用，如人工软骨材料、药物缓释系统、眼科、人工细胞微囊化、抗凝血型材料、生物医用海绵、缝合线等方面。但由于聚乙烯醇无生物活性，不能与角膜组织进行生物性结合，因此无法长久、牢固地在眼内固定。
但是，上述的单纯的无机相或有机相，由于各自的不足，不能满足作为人工角膜多孔支架材料的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种人工角膜多孔支架材料及其备方法，旨在提高人工角膜多孔支架材料的良好生物相容性、力学性能和高含水率。
本发明是这样实现的，一种人工角膜多孔支架材料，其为β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶。在所述人工角膜多孔支架材料中，所述β-磷酸三钙与石墨的重量比为1：4至1：4，所述β-磷酸三钙与聚乙烯醇的重量比为1：5至2：1，所述石墨与聚乙烯醇的重量比为1：2至2：1。
本发明还提供了一种人工角膜多孔支架材料的制备方法，包括步骤：采用聚乙烯醇制备聚乙烯醇水凝胶；在所述聚乙烯醇水凝胶中添加β-磷酸三钙、石墨得到支架材料混合物，所述β-磷酸三钙与石墨的重量比为1：4至4：1，所述β-磷酸三钙与聚乙烯醇的重量比为1：5至2：1，所述石墨与聚乙烯醇的重量比为1：5至2：1；以及将所述支架材料混合物冷冻成型。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明提供的人工角膜多孔支架材料的制备方法，在常压下即可完成人工角膜多孔支架材料制备，工艺简单。本发明提供的人工角膜多孔支架材料由β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶构成，具有良好生物相容性、力学性能和高含水率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的人工角膜多孔支架材料的扫描电镜照片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的人工角膜多孔支架材料，其为β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶，在所述人工角膜多孔支架材料中，所述β-磷酸三钙与石墨的重量比为1：4至4：1，所述β-磷酸三钙与聚乙烯醇的重量比为1：5至2：1，所述石墨与聚乙烯醇的重量比为1：5至2：1。
所述人工角膜多孔支架材料还包括致孔剂，所述致孔剂为葡萄糖、氯化钾、氯化钠或碳酸氢钠。
所述人工角膜多孔支架材料的结构请参见图1。
本发明还提供一种人工角膜多孔支架材料的制备方法，包括步骤：
第一步，采用聚乙烯醇制备聚乙烯醇水凝胶。
本步骤中，可以将聚乙烯醇加入温度为85~90℃，体积百分含量为40%~70%二甲基亚砜的水溶液中恒温加热2小时制备成聚乙烯醇水凝胶。
第二步，在所述聚乙烯醇水凝胶中添加β-磷酸三钙、石墨得到支架材料混合物，所述β-磷酸三钙与石墨的重量比为1：4至4：1，所述β-磷酸三钙与聚乙烯醇的重量比为1：5至2：1，所述石墨与聚乙烯醇的重量比为1：5至2：1。
在此步骤中，还可以在所述聚乙烯醇水凝胶中添加致孔剂，所述致孔剂为葡萄糖、氯化钾、氯化钠或碳酸氢钠。并将添加β-磷酸三钙、石墨的所述聚乙烯醇水凝胶中在85~95℃的水浴中恒温搅拌2小时得到支架材料混合物。
第三步，将所述支架材料混合物冷冻成型。
将所述支架材料混合物直接注入无菌模具中并在温度为-40~-5℃条件下经反复冷冻成型。
所述的人工角膜多孔支架材料的制备方法，还可以包括将冷冻成型后的支架材料混合物进行浸泡和消毒，得到人工角膜多孔支架材料。冷冻成型后的支架材料混合物可以采用无菌的去离子水进行浸泡，通过碘伏进行消毒。
下面以具体实施例来具体实施例来进行说明所述人工角膜多孔支架材料的制备方法。
实施例1
一种β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜多孔支架材料，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将2g聚乙烯醇加入温度为85℃、体积百分含量为60%二甲基亚砜的水溶液中恒温加热2h小时制备成聚乙烯醇水凝胶；
第二步，在所述聚乙烯醇水凝胶中直接添加0.5g β-磷酸三钙、0.5g石墨和5g葡萄糖并在90℃的水浴中恒温搅拌2小时，得到混合物；
第三步，将该混合物直接注入无菌模具中并在-40℃条件下经反复冷冻成型，得到冷冻成型后的支架材料；
最后，将冷冻成型后的支架材料用无菌的去离子水浸泡并通过碘伏消毒后得到β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜多孔支架材料。
实施例2
一种β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜多孔支架材料，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将4g聚乙烯醇加入温度为90℃、体积百分含量为40%二甲基亚砜的水溶液中恒温加热2h小时制备成聚乙烯醇水凝胶；
第二步，在聚乙烯醇水凝胶中直接添加2g β-磷酸三钙、3g石墨和20g葡萄糖并在90℃的水浴中恒温搅拌2小时，得到混合物；
第三步，将该混合物直接注入无菌模具中并在温度为-35℃条件下经反复冷冻成型，得到冷冻成型后的支架材料；
最后，将冷冻成型后的支架材料用无菌的去离子水浸泡并通过碘伏消毒后得到β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜多孔支架材料。
实施例3
一种β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜多孔支架材料，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将5g聚乙烯醇加入温度为85℃、体积百分含量为50%二甲基亚砜的水溶液中恒温加热2h小时制备成聚乙烯醇水凝胶；
第二步，在所述聚乙烯醇水凝胶中直接添加1g β-磷酸三钙、2g石墨和5g葡萄糖并在85℃的水浴中恒温搅拌2小时，得到混合物；
第三步，将该混合物直接注入无菌模具中并在-20℃条件下经反复冷冻成型，得到冷冻成型后的支架材料；
最后，将冷冻成型后的支架材料用无菌的去离子水浸泡并通过碘伏消毒后得到β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜多孔支架材料。
实施例4
一种β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜多孔支架材料，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将4g聚乙烯醇加入温度为90℃、体积百分含量为60%二甲基亚砜的水溶液中恒温加热2h小时制备成聚乙烯醇水凝胶；
第二步，在所述聚乙烯醇水凝胶中直接添加1gβ-磷酸三钙、1g石墨和15g葡萄糖并在温度为90℃的水浴中恒温搅拌2小时，得到混合物；
第三步，将该混合物直接注入无菌模具中并在-40℃条件下经反复冷冻成型，得到冷冻成型后的支架材料；
最后，将冷冻成型后的支架材料用无菌的去离子水浸泡并通过碘伏消毒后得到β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜多孔支架材料。
实施例5
一种β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜多孔支架材料，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将5g聚乙烯醇加入温度为90℃、体积百分含量为50%二甲基亚砜的水溶液中恒温加热1小时制备成聚乙烯醇水凝胶；
第二步，在所述聚乙烯醇水凝胶中直接添加3g β-磷酸三钙、4g石墨和30g氯化钾并在90℃的水浴中恒温搅拌1小时，得到混合物；
第三步，将该混合物直接注入无菌模具中并在-5℃条件下经反复冷冻成型，得到冷冻成型后的支架材料；
最后，将冷冻成型后的支架材料用无菌的去离子水浸泡并通过碘伏消毒后得到β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜多孔支架材料。
实施例6
一种β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜多孔支架材料，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将3.5g聚乙烯醇加入温度为85℃、体积比70%二甲基亚砜的水溶液中恒温加热2小时制备成聚乙烯醇水凝胶；
第二步，在所述聚乙烯醇水凝胶中直接添加2g β-磷酸三钙、2.5g石墨和20g葡萄糖并在85℃的水浴中恒温搅拌2小时，得到混合物；
第三步，将该混合物直接注入无菌模具中并在-30℃条件下经反复冷冻成型，得到冷冻成型后的支架材料；
最后，将冷冻成型后的支架材料用无菌的去离子水浸泡并通过碘伏消毒后得到β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜多孔支架材料。
实施例7
一种β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜多孔支架材料，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将5g聚乙烯醇加入温度为90℃、体积百分含量为40%二甲基亚砜的水溶液中恒温加热2小时制备成聚乙烯醇水凝胶；
第二步，在所述聚乙烯醇水凝胶中直接添加4g β-磷酸三钙、6g石墨和30g氯化钠并在90℃的水浴中恒温搅拌2小时，得到混合物；
第三步，将该混合物直接注入无菌模具中并在-35℃条件下经反复冷冻成型，得到冷冻成型后的支架材料；
最后，将冷冻成型后的支架材料用无菌的去离子水浸泡并通过碘伏消毒后得到β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜多孔支架材料。
实施例8
一种β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜多孔支架材料，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将4g聚乙烯醇加入温度为85℃、体积百分含量为70%二甲基亚砜的水溶液中恒温加热2小时制备成聚乙烯醇水凝胶；
第二步，在所述聚乙烯醇水凝胶中直接添加2g β-磷酸三钙、2g石墨和20g碳酸氢钠并在85℃的水浴中恒温搅拌2小时，得到混合物；
第三步，将该混合物直接注入无菌模具中并在-40℃条件下经反复冷冻成型，得到冷冻成型后的支架材料；
最后，将冷冻成型后的支架材料用无菌的去离子水浸泡并通过碘伏消毒后得到β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜多孔支架材料。
本发明提供的人工角膜多孔支架材料的制备方法，在常压下即可完成人工角膜多孔支架材料制备，工艺简单。本发明提供的人工角膜多孔支架材料由β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶构成，具有良好生物相容性、力学性能和高含水率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种人工角膜多孔支架材料，其为β-磷酸三钙/石墨/聚乙烯醇复合水凝胶，在所述人工角膜多孔支架材料中，所述β-磷酸三钙与石墨的重量比为4：1至1：4，所述β-磷酸三钙与聚乙烯醇的重量比为1：5至2：1，所述石墨与聚乙烯醇的重量比为1：5至2：1。
2.如权利要求1所述的人工角膜多孔支架材料，其特征在于，所述人工角膜多孔支架材料还包括致孔剂，所述致孔剂为葡萄糖、氯化钾、氯化钠或碳酸氢钠。
3.一种人工角膜多孔支架材料的制备方法，包括步骤：
采用聚乙烯醇制备聚乙烯醇水凝胶；
在所述聚乙烯醇水凝胶中添加β-磷酸三钙、石墨得到支架材料混合物，所述β-磷酸三钙与石墨的重量比为4：1至1：4，所述β-磷酸三钙与聚乙烯醇的重量比为1：5至2：1，所述石墨与聚乙烯醇的重量比为1：5至2：1；以及
将所述支架材料混合物冷冻成型。
4.如权利要求3所述的人工角膜多孔支架材料的制备方法，还包括将冷冻成型后的支架材料混合物进行浸泡和消毒，得到人工角膜多孔支架材料。
5.如权利要求4所述的人工角膜多孔支架材料的制备方法，其特征在于，将冷冻成型后的支架材料混合物用无菌的去离子水浸泡并通过碘伏消毒后得到人工角膜多孔支架材料。
6.如权利要求3所述的人工角膜多孔支架材料，其特征在于，在所述聚乙烯醇水凝胶中添加β/磷酸三钙及石墨时，还在所述聚乙烯醇水凝胶中添加致孔剂，所述致孔剂为葡萄糖、氯化钾、氯化钠或碳酸氢钠。
7.如权利要求3所述的人工角膜多孔支架材料的制备方法，其特征在于，将聚乙烯醇加入温度为85~90℃，体积百分含量为40%~70%二甲基亚砜的水溶液中恒温加热2小时制备成聚乙烯醇水凝胶。
8.如权利要求3所述的人工角膜多孔支架材料的制备方法，其特征在于，在所述聚乙烯醇水凝胶中添加β-磷酸三钙、石墨并在85~95℃的水浴中恒温搅拌2小时得到支架材料混合物。
9.如权利要求3所述的人工角膜多孔支架材料的制备方法，其特征在于，将所述支架材料混合物直接注入无菌模具中并在温度为-40～-5℃条件下经反复冷冻成型。
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