CN103565557A - 一种人工角膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人工角膜，由经三维打印一体成型的光学部和支持部组成，光学部设于该人工角膜的中央，支持部设于光学部的周围且为网状多孔结构，促进人工角膜与受体组织的生物融合。现有技术中的人工角膜采用“镜柱-支持”两片式，光学部与支持部分离的方法，术后易出现房水渗漏，眼内炎等严重并发症，导致移植术失败，本发明中采用三维打印技术制造出一体式的人工角膜，一体式的结构使整个人工角膜结构牢固，稳定，防止变形，解决两片式人工角膜所造成的问题。所制造人工角膜可根据不同年龄段眼球参数，或患者CT、UBM三维扫描参数制作出个体化的数据模型，从而制作出个体化的人工角膜。
Description
技术领域
本发明属于医用材料领域，具体涉及一种基于三维打印技术的人工角膜。
背景技术
角膜疾病是眼科的常见病、多发病,角膜病致盲率在盲目流行病学调查中排名第二,其中80%可以通过角膜移植手术脱盲。我国因角膜疾病致盲的患者约400万人，全国角膜需求量约30到50万只。但由于角膜资源稀缺，全国每年只能进行约5000例角膜移植手术，不少人因此延误治疗导致失明。此外，目前临床上双眼化学或热烧伤等引起的严重角膜瘢痕血管化、完全闭锁性睑球粘连、严重眼干燥症角膜血管化或角结膜上皮角化、多次角膜移植排斥反应并有明显植床新生血管化的患者，角膜移植往往失败。因此人工角膜作为一种角膜替代材料不仅可以在很大程度上解决角膜供体缺乏的问题，也能作为不宜进行穿透性角膜移植术患者获得复明的材料之一。目前人工角膜的设计包括“镜柱-支架”两片式和一体式两种。近年来发现“镜柱-支架”型两片式人工角膜具有黏合困难，结合部强度较差，房水渗漏，容易发生眼内炎等缺点，且制作过程复杂，费用昂贵。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种人工角膜。
本发明的技术方案如下：
一种人工角膜，由经三维打印一体成型的光学部和支持部组成，光学部设于该人工角膜的中央，支持部设于光学部的周围且为网状多孔结构，有利于血管组织长入。
在本发明的一个优选实施方案中，所述光学部包括外曲面和内曲面，该内曲面和外曲面的曲率不同。
在本发明的一个优选实施方案中，所述外曲面和内曲面的周缘向外分别延伸至支持部的横截面长度的1/4-1/2，分别形成外透光密封层和内透光密封层，以防止角膜上的纤维膜长入所述光学部。
在本发明的一个优选实施方案中，所述光学部的内曲面突出支持部的内表面。
在本发明的一个优选实施方案中，所述支持部的中间设有一层10-100μm厚的支持密封层，以防止房水渗漏及微生物进入前房。
在本发明的一个优选实施方案中，所述支持部的外周缘的下端向外延伸1.2-1.6mm，形成一延伸段，以防止切面房水渗出和人工角膜脱落。
在本发明的一个优选实施方案中，所述光学部的材质为甲基丙烯酸羟乙酯和/或聚甲基丙烯酸甲酯；
在本发明的一个优选实施方案中，所述支持部的材质为羟基磷灰石或聚甲基丙烯酸甲酯。
上述人工角膜的制作方法如下：
（1）计算机辅助设计（CAD）——根据患者的眼球及角膜相关参数，用CAD软件建立一个人工角膜三维模型。
（2）转到STL——从CAD制图转换到标准镶嵌语言（STL）模板。
（3）转到三维打印机器和STL文件处理——将STL的文件拷贝到计算机中，由计算机控制三维打印机工作。在此可指定打印尺寸和方向。
（4）设置机械：三维打印机内添加粘合剂和人工角膜所需的生物材料及打印机所需要的其他材料，将根据患者的眼球及角膜相关参数制作的人工角膜支撑模具放于打印平台上，准备完毕后即可开始打印。
（5）建造——该过程为自动化打印过程，打印机将逐层喷加人工角膜材料并逐层喷加粘合剂进行粘合。
（6）移出——将打印好的人工角膜从机器里取出来。
（7）后期加工——需要对所打印的人工角膜做一些后期处理，包括移除人工角膜支撑模具，使用压力冲洗或用其他方法清除多余废料，人工角膜的表面处理，后期在人工角膜空隙填充成纤维生长因子，血管表皮生长因子等促进生物相容的相关材料等。
（8）应用——三维打印人工角膜的应用。
本发明的有益效果是：
（1）现有技术中的人工角膜采用“镜柱-支持”两片式，光学部与支持部分离的方法，术后易出现房水渗漏，眼内炎等严重并发症，导致移植术失败，本发明中采用三维打印技术制造出一体式的人工角膜，一体式的结构使整个人工角膜结构牢固，稳定，防止变形，解决两片式人工角膜所造成的问题；
（2）本发明光学部的内曲面和外曲面的曲率不同，具有不同的透镜度数；
（3）本发明光学部所使用材料为甲基丙烯酸羟乙酯和/或聚甲基丙烯酸甲酯，生物相容性好，且有良好的光学特性；支持部的材质为羟基磷灰石或聚甲基丙烯酸甲酯，生物相容性好；
（4）本发明的支持部为网状多孔结构，使角膜细胞及新生血管长入并延生其中，形成与周边角膜组织天然的紧密连接，嵌合更加牢固，同时，在这些网状多孔结构内可预填充一些促进角膜细胞生长的因子：如氨基葡聚糖、纤维连接蛋白等，及促进新生血管生长的因子：如血管内皮生长因子等，使角膜成纤维细胞长入及新生血管长入周边支架中，与支架融为一体，在一定程度上实现生物融合；
（5）本发明基于三维打印技术的人工角膜可根据不同年龄段眼球参数，或患者CT、UBM三维扫描参数制作出个体化的模具，从而制作出个体化的、外形仿真的人工角膜。
附图说明
图1为本发明的人工角膜的横截面结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
如图1所示，一种人工角膜1，由经三维打印一体成型的光学部11和支持部12组成，结构牢固，稳定，不易变形，术后不易出现防水渗漏及引起眼内炎等严重并发症，光学部11设于该人工角膜1的中央，支持部12设于光学部11的周围且为网状多孔结构，有利于角膜细胞及新生血管的长入并延生其中，形成与周边角膜组织天然的紧密连接，嵌合更加牢固，同时，在这些网状多孔结构内可预填充一些易于角膜细胞生长的因子：如GAG（氨基葡聚糖）、FN（纤维连接蛋白）等，及易于新生血管生长的因子：如VEGF（血管表皮生长因子）等，使角膜成纤维细胞长入及新生血管长入周边支架中，与支架融为一体，在一定程度上实现生物融合。
所述光学部11的材质为甲基丙烯酸羟乙酯和/或聚甲基丙烯酸甲酯，生物相容性好，且有良好的光学特性；所述支持部12的材质为羟基磷灰石或聚甲基丙烯酸甲酯，生物相容性好。
所述光学部11包括外曲面111和内曲面112，该内曲面112和外曲面111的曲率不同，具有不同的透镜度数。所述外曲面111和内曲面112的周缘向外分别延伸至支持部12的横截面长度的1/4-1/2，分别形成外透光密封层1111和内透光密封层1121，以防止角膜上纤维膜长入所述光学部11。所述光学部11的内曲面112突出支持部12的内表面122，以防止角膜下纤维膜长入所述光学部11。
所述支持部12的中间设有一层10-100μm厚的支持密封层121，以防止房水渗漏及细菌进入前房。所述支持部12的外周缘的下端向外延伸1.2-1.6mm，形成一延伸段123，以防止切面房水渗出和人工角膜1脱落。
上述人工角膜1的制作方法如下：
（1）计算机辅助设计（CAD）——根据患者的眼球及角膜相关参数，用CAD软件建立一个人工角膜1三维模型。
（2）转到STL——从CAD制图转换到标准镶嵌语言（STL）模板。
（3）转到三维打印机器和STL文件处理——将STL的文件拷贝到计算机中，由计算机控制三维打印机工作。在此可指定打印尺寸和方向。
（4）设置机械：三维打印机内添加粘合剂和人工角膜1所需的生物材料及打印机所需要的其他材料，将根据患者的眼球及角膜相关参数制作的人工角膜1支撑模具放于打印平台上，准备完毕后即可开始打印。
（5）建造——该过程为自动化打印过程，打印机将逐层喷加人工角膜1材料并逐层喷加粘合剂进行粘合。
（6）移出——将打印好的人工角膜1从机器里取出来。
（7）后期加工——需要对所打印的人工角膜1做一些后期处理，包括移除人工角膜1支撑模具，使用压力冲洗或用其他方法清除多余废料，人工角膜1的表面处理，后期在人工角膜1空隙填充成纤维生长因子，血管表皮生长因子等促进生物相容的相关材料等。
（8）应用——三维打印人工角膜1的应用。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (8)
1.一种人工角膜，其特征在于：由经三维打印一体成型的光学部和支持部组成，光学部设于该人工角膜的中央，支持部设于光学部的周围且为网状多孔结构，有利于血管组织长入。
2.如权利要求1所述的一种人工角膜，其特征在于：所述光学部包括外曲面和内曲面，该内曲面和外曲面的曲率不同。
3.如权利要求2所述的一种人工角膜，其特征在于：所述外曲面和内曲面的周缘向外分别延伸至支持部的横截面长度的1/4-1/2，分别形成外透光密封层和内透光密封层，以防止角膜上的纤维膜长入所述光学部。
4.如权利要求2所述的一种人工角膜，其特征在于：所述光学部的内曲面突出支持部的内表面。
5.如权利要求1所述的一种人工角膜，其特征在于：所述支持部的中间设有一层10-100μm厚的支持密封层，以防止房水渗漏及微生物进入前房。
6.如权利要求5所述的一种人工角膜，其特征在于：所述支持部的外周缘的下端向外延伸1.2-1.6mm，形成一延伸段，以防止切面房水渗出和人工角膜脱落。
7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的一种人工角膜，其特征在于：所述光学部的材质为甲基丙烯酸羟乙酯和/或聚甲基丙烯酸甲酯。
8.如权利要求1至6中任一权利要求所述的一种人工角膜，其特征在于：所述支持部的材质为羟基磷灰石或聚甲基丙烯酸甲酯。
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