CN104725553B - 一种用于制备人工晶状体的复合材料及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制备人工晶状体的复合材料及其制备方法，属于高分子材料及其应用领域。所述复合材料包括以下原料：环甲基硅油、多乙烯基硅油、疏水性丙烯酸酯、疏水性甲基丙烯酸酯、氟取代(甲基)丙烯酸酯、亲水性(甲基)丙烯酸酯、引发剂、交联剂和紫外吸收剂。将上述组分按比例混合后，注入模具完成预聚合，再交联固化、冷却脱模，除去残留单体后，真空干燥得到用于制备人工晶状体的复合材料。本发明提供的复合材料制得的人工晶状体韧性好，不易粘连，不易划伤，适应≤2.0mm的手术切口；折光指数高，大于1.50；摩擦系数低，避免了在推注器内堵塞，具有优异的医学应用价值。

Description

一种用于制备人工晶状体的复合材料及其应用

技术领域

本发明涉及高分子材料及其应用领域，具体地，涉及一种用于制备人工晶状体的复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

白内障是导致眼盲的最主要原因，治疗白内障的唯一手段是通过手术摘除浑浊的晶状体，并植入人工晶状体(IOL)。自1949年世界上出现第一例聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)IOL以来，IOL植入术已成为治疗白内障的常规手段。PMMA以其优异的生物相容性和光学性能，最早被应用于IOL中，但其材质较硬，无法折叠，需要较大的手术切口，一般为5-7毫米，病人的恢复时间较长，舒适性较差，且缝合等操作容易造成术源性散光，因此正逐渐被其他材料所取代。

为了达到更好的治疗效果，目前的IOL越来越多地采用了亲水性丙烯酸酯(水凝胶)、疏水性丙烯酸酯以及硅凝胶等软质材料。由这些材料制成的IOL产品可以经过折叠或卷曲后通过推注器植入，手术切口较小，一般为3毫米以下，不需缝合。上述软质材料的应用是IOL领域的一大进步，使患者舒适度和预后效果有了明显提高，但这些材料仍然不能非常全面地满足IOL对材料的要求，或多或少地存在着一定的不足。具体而言，各类软质材料的优缺点如下：(1)亲水性聚丙烯酸酯材料生物相容性好，不易粘连，也不易粘附细菌，但由于其亲水性质，眼内代谢产物容易聚集其中，造成二次白内障；(2)疏水性丙烯酸酯屈光度高，韧性好，整体疏水，因此不会造成代谢产物聚集，但是易粘连，植入过程中易出现折痕划伤；(3)硅凝胶材料耐热耐老化，不易粘连，可以反复夹持而不被划伤，但屈光度低，韧性差，同时也会因眼内代谢产物而产生浑浊。

生产技术的进步为未来IOL产品的开发提出了更高的要求，所用材料需要具备更优异的综合性能，例如：要求所选材料材质柔软，易于紧密卷曲或折叠，能够适应更小的手术切口；自身摩擦系数低，易于植入，不会在推注器内堵塞或损伤；植入后性能稳定，不易发生后囊浑浊；加工性能好，便于进行光学设计等等。

发明内容

本发明的目的就是提供易于紧密卷曲或折叠、摩擦系数低、折光指数高、拉伸模量低的用于制备人工晶状体的复合材料。本发明所提供的复合材料由硅凝胶组分和聚丙烯酸酯组分复合而成，同时还包含紫外吸收剂等功能性添加剂。

具体而言，该复合材料包括以下重量份的原料制备得到：环甲基硅油5-20份，多乙烯基硅油0.1-5份，疏水性丙烯酸酯10-40份，疏水性甲基丙烯酸酯10-50份，氟取代(甲基)丙烯酸酯10-25份，亲水性(甲基)丙烯酸酯0-20份，引发剂0.1-1份，交联剂0.1-5份，紫外吸收剂0.5-2份，其他功能性添加剂0-10份。所述功能性添加剂选自黄色染料、胶原蛋白、肝素、聚乙二醇中的一种或多种。

进一步地，本发明复合材料包括以下重量份的原料制备得到：环甲基硅油5-10份，多乙烯基硅油0.5-2份，疏水性丙烯酸酯20-30份，疏水性甲基丙烯酸酯30-50份，氟取代(甲基)丙烯酸酯10-15份，亲水性(甲基)丙烯酸酯0-10份，引发剂0.2-0.5份，交联剂0.5-1.5份，紫外吸收剂1-1.5份，功能性添加剂0-5份。

优选地，本发明复合材料由以下重量份的原料制备得到：环甲基硅油5份，多乙烯基硅油0.5份，疏水性丙烯酸酯30份，疏水性甲基丙烯酸酯50份，氟取代(甲基)丙烯酸酯15份，引发剂0.3份，交联剂0.5份，紫外吸收剂1.2份。

本发明的原料中，所述环甲基硅油包括但不限于六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、八苯基环四硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷。

所述多乙烯基硅油包括但不限于四甲基二乙烯基二硅氧烷、三甲基三乙烯基环三硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、六甲基六乙烯基环六硅氧烷、二甲基二乙烯基二苯基二硅氧烷、六甲基二乙烯基环四硅氧烷。

所述疏水性丙烯酸酯包括但不限于丙烯酸乙酯(EA)、苯氧基乙基丙烯酸酯(PEA)、丙烯酸正丁酯(n-BA)、丙烯酸2-乙基己酯(EHA)。

所述疏水性甲基丙烯酸酯包括但不限于甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸乙酯(EMA)、甲基丙烯酸苯乙基酯(PEMA)。

所述氟取代(甲基)丙烯酸酯包括但不限于甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEMA)、丙烯酸三氟乙酯(TFEA)、甲基丙烯酸五氟丙酯(PFPMA)、丙烯酸五氟丙酯(PFPA)、甲基丙烯酸全氟代辛酯。

所述亲水性(甲基)丙烯酸酯包括但不限于甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基丙烯酸羟丙酯(HEPA)、甲基丙烯酸二羟丙酯、甲基丙烯酸乙氧基乙酯。

所述引发剂、交联剂及紫外吸收剂选用常用种类即可，例如，引发剂可选用偶氮二异丁腈、2，5-二甲基-2，5-双(2-乙基己酸过氧化)己烷等有机过氧化物；交联剂可选用二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸丙二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯或二乙烯基丙烯酸酯；紫外吸收剂可选用基于苯甲酮或苯并三唑的芳香族分子。所述功能性添加剂是指为了获得蓝光过滤功能、表面亲水性等功能而添加的黄色染料、胶原蛋白、肝素、聚乙二醇等物质。

本发明提供了制备上述复合材料的方法，包括以下步骤：

(1)预聚合：将环甲基硅油、多乙烯基硅油、疏水性丙烯酸酯、疏水性甲基丙烯酸酯、氟取代(甲基)丙烯酸酯、亲水性(甲基)丙烯酸酯、引发剂、交联剂和紫外吸收剂按比例混合均匀，注入模具，60-80℃过夜；

(2)交联固化：转移至80-100℃继续反应20-30小时，

(3)冷却、脱模、洗涤、干燥。

上述方法中，步骤(1)中各原料按以下重量份配比：环甲基硅油5-20份，多乙烯基硅油0.1-5份，疏水性丙烯酸酯10-40份，疏水性甲基丙烯酸酯10-50份，氟取代(甲基)丙烯酸酯10-25份，亲水性(甲基)丙烯酸酯0-20份，引发剂0.1-1份，交联剂0.1-5份，紫外吸收剂0.5-2份，功能性添加剂0-10份。

优选地，步骤(1)中各原料按以下重量份配比：环甲基硅油5-10份，多乙烯基硅油0.5-2份，疏水性丙烯酸酯20-30份，疏水性甲基丙烯酸酯30-50份，氟取代(甲基)丙烯酸酯10-15份，亲水性(甲基)丙烯酸酯0-10份，引发剂0.2-0.5份，交联剂0.5-1.5份，紫外吸收剂1-1.5份，功能性添加剂0-5份。

更优选地，步骤(1)中各原料按以下重量份配比：环甲基硅油5份，多乙烯基硅油0.5份，疏水性丙烯酸酯30份，疏水性甲基丙烯酸酯50份，氟取代(甲基)丙烯酸酯15份，引发剂0.3份，交联剂0.5份，紫外吸收剂1.2份。

步骤(1)中水浴温度为80℃，步骤(2)中转移至90℃继续反应24小时。

本发明所述复合材料的制备过程如图1所示，具体过程为：首先按照上述配方将各组分混合均匀，除去物料中可能含有的气体；然后将物料注入适当的模具，置于60至80摄氏度(优选80度)的水浴中反应过夜，完成预聚合；继而转移至80至100摄氏度(优选90度)的加热炉内继续反应24小时，完成交联固化；待交联完全后取出，冷却脱模；使用异丙醇等溶剂洗涤坯料，除去残留单体，必要时可进行索氏提取操作；洗涤完成后真空干燥。最后使用冷冻切割机床切割定型得到人工晶状体产品。

本发明具有的有益效果如下：

(1)本发明提供的复合材料具有较高的折光率，达到1.50以上，便于进行光学设计；

(2)本发明的复合材料材质柔软，摩擦系数小于0.30，易于弯曲折叠和推注植入，不易在推注器内堵塞，加工性能好，便于操作，且植入后性能稳定，不易发生后囊浑浊；

(3)本发明的复合材料韧性好，断裂伸长率为50％-400％，拉伸强度小，在2-3Mpa，拉伸模量低，不易粘连，不易划伤，适应≤2.0mm的手术切口，具有非常好的医学应用价值。

总之本发明拓展了IOL材料选择的范围，开发出了能够综合各种已有材料优点的复合材料，为IOL产品的升级换代提供了材料基础。

附图说明

图1为本发明复合材料的制备流程图。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。

实施例1

八甲基环四硅氧烷50mg，六甲基六乙烯基环六硅氧烷5mg，丙烯酸乙酯300mg，甲基丙烯酸苯乙基酯500mg，甲基丙烯酸三氟乙酯150mg，偶氮二异丁腈3mg，二甲基丙烯酸乙二醇酯5mg，UV-32012mg。

将上述各组分混合后进行除气处理，装入平板模具后置于80℃水浴中反应过夜，然后转入90℃加热炉内继续反应24小时，之后取出，冷却脱模，然后以异丙醇为洗涤剂，采用索氏提取法洗涤坯料18小时，真空烘干后冷冻切割，得到最终人工晶状体成品。

实施例2

八甲基环四硅氧烷100mg，四甲基二乙烯基二硅氧烷20mg，丙烯酸乙酯250mg，甲基丙烯酸苯乙基酯500mg，甲基丙烯酸三氟乙酯100mg，偶氮二异丁腈3mg，二甲基丙烯酸乙二醇酯5mg，UV-32012mg，黄色染料30mg。

将上述各组分混合后进行除气处理，装入平板模具后75℃水浴反应过夜，然后转入100℃加热炉内继续反应20小时，之后取出冷却脱模，然后以异丙醇为洗涤剂，采用索氏提取法洗涤坯料18小时，真空烘干后冷冻切割，得到最终人工晶状体成品。

实施例3

六甲基环三硅氧烷100mg，三甲基三乙烯基环三硅氧烷10mg，丙烯酸正丁酯200mg，甲基丙烯酸甲酯400mg，丙烯酸三氟乙酯120mg，偶氮二异丁腈5mg，二甲基丙烯酸丙二醇酯10mg，UV-32015mg，胶源蛋白50mg。

将上述各组分混合后进行除气处理，装入平板模具后60℃水浴反应过夜，然后转入80℃加热炉内继续反应30小时，之后取出冷却脱模，然后以异丙醇为洗涤剂，采用索氏提取法洗涤坯料18小时，得到最终人工晶状体成品。

表1列出了上述三个实施例所得复合材料的基本性能指标，并与某进口人工晶状体产品作为对照，进行了对比。可以看出，本发明实施例1-3制备得到的由硅凝胶-聚甲基丙烯酸酯复合材料制成的IOL产品的拉伸强度和模量相对较低，摩擦系数低，在保证韧性的同时可以较容易地折叠卷曲，能够通过2.0mm甚至更小口径的推注器，对紫外线屏蔽效果好，折光率大于1.50，具有合适的玻璃化转变温度以及良好的生物相容性。

表1

*使用实施例中所述材料制备与对比样同样规格的人工晶状体样品，未使用标准样条。

**使用实施例中所述材料制备与对比样同样规格的人工晶状体样品，进而检测其能否通过2.0毫米推注器推出。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种用于制备人工晶状体的复合材料，其特征在于，使用以下重量份的原料制备得到：

环甲基硅油5-20份，其中，所述环甲基硅油选自六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、八苯基环四硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷和/或十甲基环五硅氧烷；

多乙烯基硅油0.1-5份，其中，所述多乙烯基硅油选自四甲基二乙烯基二硅氧烷、三甲基三乙烯基环三硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、六甲基六乙烯基环六硅氧烷、二甲基二乙烯基二苯基二硅氧烷，和/或六甲基二乙烯基环四硅氧烷；

疏水性丙烯酸酯10-40份，其中，所述疏水性丙烯酸酯选自丙烯酸乙酯、苯氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸正丁酯，和/或丙烯酸2-乙基己酯；

疏水性甲基丙烯酸酯10-50份，其中，所述疏水性甲基丙烯酸酯选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯，和/或甲基丙烯酸苯乙基酯；

氟取代(甲基)丙烯酸酯10-25份，其中，所述氟取代(甲基)丙烯酸酯选自甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸五氟丙酯、丙烯酸五氟丙酯，和/或甲基丙烯酸全氟代辛酯；

亲水性(甲基)丙烯酸酯0-20份，其中，所述亲水性(甲基)丙烯酸酯选自甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基丙烯酸羟丙酯(HEPA)、甲基丙烯酸二羟丙酯，和/或甲基丙烯酸乙氧基乙酯；

引发剂0.1-1份，其中，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、和/或2，5-二甲基-2，5-双(2-乙基己酸过氧化)己烷；

交联剂0.1-5份，其中，所述交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸丙二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯和/或二乙烯基丙烯酸酯；

紫外吸收剂0.5-2份，其中，所述紫外吸收剂选自基于苯甲酮或苯并三唑的芳香族分子；

功能性添加剂0-10份，其中，所述功能性添加剂选自黄色染料、胶原蛋白、肝素、和/或聚乙二醇。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料制备得到：

环甲基硅油5-10份

多乙烯基硅油0.5-2份

疏水性丙烯酸酯20-30份

疏水性甲基丙烯酸酯30-50份

氟取代(甲基)丙烯酸酯10-15份

亲水性(甲基)丙烯酸酯0-10份

引发剂0.2-0.5份

交联剂0.5-1.5份

紫外吸收剂1-1.5份

功能性添加剂0-5份。

3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料制备得到：

环甲基硅油5份

多乙烯基硅油0.5份

疏水性丙烯酸酯30份

疏水性甲基丙烯酸酯50份

氟取代(甲基)丙烯酸酯15份

引发剂0.3份

交联剂0.5份

紫外吸收剂1.2份。

4.一种人工晶状体，其特征在于，含有权利要求1-3任一所述的复合材料。

5.制备权利要求1-3任一所述的复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)预聚合：将环甲基硅油、多乙烯基硅油、疏水性丙烯酸酯、疏水性甲基丙烯酸酯、氟取代(甲基)丙烯酸酯、亲水性(甲基)丙烯酸酯、引发剂、交联剂和紫外吸收剂按比例混合均匀，注入模具，60-80℃反应过夜；

(2)交联固化：转移至80-100℃继续反应20-30小时，

(3)冷却脱模、洗涤、干燥。