CN105536053A - 一种作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶 - Google Patents

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Abstract

一种作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶，它属于生物医用材料领域。它要解决现有折叠式人工晶状体存在的眩光、偏心移位和易诱发后发型白内障的问题。它由聚合单体和引发剂制成；其中聚合单体为甲基丙烯酸羟乙酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和三乙二醇二丙烯酸酯；引发剂为偶氮二异丁腈。本发明亲水性形状记忆水凝胶作为人工晶状体材料，其平衡含水量超过30％，具有大于1.4的屈光指数，光线透过率可超过90％，形变回复率超过96％，机械性能、光学性能良好；这种人工晶状体的直径和厚度可模拟正常人类晶状体，因此植入后可充满整个晶状体囊袋，从而有效减少后发型白内障、眩光、人工晶状体偏心移位等并发症。

Description

一种作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶
技术领域
本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种人工晶状体材料。
背景技术
白内障是一种常见的眼病，表现为晶体本身或晶体囊浑浊，到现在为止仍无有效的药物能彻底治愈，只能借助手术(即白内障摘除术+人工晶状体植入术)使患者复明。人工晶状体自1949年问世至今已经有60余年，按照硬度可以分为硬质人工晶体和软性人工晶体。最早出现的硬性人工晶状体主要由聚甲基丙烯酸甲酯制成，其屈光指数、质轻、不易破碎，为疏水性材料，性能稳定，对衰老和环境的变化具有抵抗力，抗酸、抗碱、抗有机溶剂。但因其是硬性材料，有时会对敏感的葡萄膜组织产生机械性刺激，结果导致慢性轻度炎性反应。而且在于角膜内皮接触时，其疏水性可导致角膜内皮细胞黏附。它不能弯曲，必需从大切口植入(6mm左右)，这会导致术后视功能恢复及生理愈合的延迟。
1967年Kelman首次报道经过切口做超声乳化白内障手术，经过不断改进已成为安全可行的手术。随着白内障超声乳化手术的发展，白内障手术切口越来越小，对人工晶状体要求越来越高。可折叠人工晶状体的出现使白内障超声乳化手术几乎达到完美的程度，其材料是软性的，手术切口较小，恢复较快，术后的反应也较轻，术后术源性散光较小。目前市场上使用的可折叠人工晶状体材料主要有硅凝胶，水凝胶，疏水性丙烯酸酯等。折叠式人工晶状体是目前临床上应用最为广泛的产品，关于这方面的研究重点在于材料的表面改性和人工晶状体的结构设计方面，但是由于折叠式人工晶状体受到材料和注入方式的限制，其光学部直径仅为6～7mm，由此引起的眩光问题难以解决；其光学部厚度仅1mm，不能完整填充囊袋，这就为后发型白内障的发生留下隐患，同时由于受到材料的限制，折叠式人工晶状体很难达到真正生理调节的效果。
形状记忆聚合物，是指具有初始形状的制品，在一定的条件下改变其初始条件并固定后，通过外界条件(如热、电、光、化学感应等)的刺激，又可恢复其初始形状的高分子材料。热致型形状记忆性聚合物是指在一定温度变形并能在室温固定形变并长期存放，当升温至某一特定响应温度时，能快速回复初始形状的聚合物。通过选择形变量大且转变温度为体温的形状记忆性高分子，使其塑形后的形状细且薄，能通过小切口注入眼内，在体温的加热下其形状恢复展开，获得具有较大光学部直径和厚度的人工晶状体。这种人工晶状体的直径和厚度可模拟正常人类晶状体，因此植入后可充满整个晶状体囊袋，从而有效减少后发障、眩光、人工晶状体偏心移位等并发症。具有形状记忆效应的人工晶状体简化了折叠型人工晶状体的术中操作，降低了对手术器械的要求，只需普通眼科人工晶状体镊便可植入，这样就避免了由于折叠镊的夹持所造成人工晶状体表面的损伤。
人工晶体的生物相容性关系到术后长期的视功能，其临床体现的主要指标有后囊膜混浊、前囊膜混浊、囊膜皱缩、前房闪辉、人工晶体前细胞沉积。后囊膜混浊是最重要指标，与人工晶体的材料和设计有关。本发明是具有良好亲水性的水凝胶材料，不同于其他疏水性的人工晶状体材料，可以使房水自由进出人工晶状体，因其表面的亲水特性与人体组织表面的特性相同，从而使其具有更佳的生物相容性，不产生疏水性人工晶状体植入眼内的微泡现象和镜面效应所致的眩光问题。
发明内容
本发明目的是解决现有折叠式人工晶状体存在的眩光、偏心移位和易诱发后发型白内障的问题，而提供一种作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶。
一种作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶，它由聚合单体和引发剂制成；其中聚合单体为甲基丙烯酸羟乙酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和三乙二醇二丙烯酸酯；引发剂为偶氮二异丁腈；聚乙二醇甲基丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的5％～30％；三乙二醇二丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的1.0％～5.0％；2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的总用量占聚合单体总质量的70％～100％，2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为1:(3～9)；引发剂的用量占聚合单体总质量的0.1％～1.0％。
本发明中通过调整成分配比来调整平衡含水量以及形状记忆转变温度，得到机械性能、光学性能良好的亲水性形状记忆水凝胶作为人工晶状体材料；其平衡含水量超过30％，具有大于1.4的屈光指数(根据不同的平衡含水量可调节)，光线透过率可超过90％，形变回复率超过96％，适合作为人工晶状体材料。
本发明作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶，先将材料在高于Tg的温度下折叠压缩并固定形状，再通过小的切口植入插入，因为这种人工晶状体的直径和厚度可模拟正常人类晶状体，因此植入后可充满整个晶状体囊袋，在体温驱动下形状回复原状，从而有效减少后发型白内障、眩光、人工晶状体偏心移位等并发症，快速恢复视功能；它简化了折叠型人工晶状体的术中操作，降低了对手术器械的要求，只需普通眼科人工晶状体镊便可植入，避免了由于折叠镊的夹持所造成人工晶状体表面的损伤。本发明是具有良好亲水性的水凝胶材料，不同于其他疏水性的人工晶状体材料，可以使房水自由进出人工晶状体，因其表面的亲水特性与人体组织表面的特性相同，从而使其具有更佳的生物相容性，不产生疏水性人工晶状体植入眼内的微泡现象和镜面效应所致的眩光问题。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶，它由聚合单体和引发剂制成；其中聚合单体为甲基丙烯酸羟乙酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和三乙二醇二丙烯酸酯；引发剂为偶氮二异丁腈；聚乙二醇甲基丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的5％～30％；三乙二醇二丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的1.0％～5.0％；2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的总用量占聚合单体总质量的70％～100％，2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为1:(3～9)；引发剂的用量占聚合单体总质量的0.1％～1.0％。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：聚乙二醇甲基丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的10％。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：聚乙二醇甲基丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的20％。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：三乙二醇二丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的2.0％。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：三乙二醇二丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的4.0％。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的总用量占聚合单体总质量的80％，2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为1:5。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的总用量占聚合单体总质量的90％，2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为1:7。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：引发剂的用量占聚合单体总质量的0.4％。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是：引发剂的用量占聚合单体总质量的0.8％。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶的制备过程如下：
一、称取聚合单体和引发剂；其中聚合单体为甲基丙烯酸羟乙酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和三乙二醇二丙烯酸酯；引发剂为偶氮二异丁腈；聚乙二醇甲基丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的5％～30％；三乙二醇二丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的1.0％～5.0％；2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的总用量占聚合单体总质量的70％～100％，2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为1:(3～9)；引发剂的用量占聚合单体总质量的0.1％～1.0％；
二、将2-苯氧基乙基丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和三乙二醇二丙烯酸酯混合后进行蒸馏除杂，然后加入甲基丙烯酸羟乙酯和偶氮二异丁腈，常温下磁力搅拌均匀，得到混合物；
三、步骤二中的混合物在氮气保护下注入玻璃模具，然后置于真空烘箱中，依次在50℃下反应20～30h，在60℃下反应1～3h，在80℃下反应10～15h，反应结束后，将玻璃模具置于去离子水中进行溶胀平衡，水凝胶脱模，期间通过更换去离子水去除未反应的小分子单体，最终得到能够作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶。其它与具体实施方式一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例：
作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶的制备过程如下：
一、称取聚合单体和引发剂；其中聚合单体为甲基丙烯酸羟乙酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和三乙二醇二丙烯酸酯；引发剂为偶氮二异丁腈；聚乙二醇甲基丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的16.5％；三乙二醇二丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的3％；2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的总用量占聚合单体总质量的80％，2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为1:5；引发剂的用量占聚合单体总质量的0.5％；
二、将2-苯氧基乙基丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和三乙二醇二丙烯酸酯混合后进行蒸馏除杂，然后加入甲基丙烯酸羟乙酯和偶氮二异丁腈，常温下磁力搅拌均匀，得到混合物；
三、步骤二中的混合物在氮气保护下注入玻璃模具，然后置于真空烘箱中，依次在50℃下反应20～30h，在60℃下反应1～3h，在80℃下反应10～15h，反应结束后，将玻璃模具置于去离子水中进行溶胀平衡，水凝胶脱模，期间通过更换去离子水去除未反应的小分子单体，最终得到能够作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶。
本实施例制备所得的亲水性形状记忆水凝胶，是Tg在体温附近的形状记忆水凝胶，平衡含水量超过30％，具有大于1.4的屈光指数(根据不同的平衡含水量可调节)，光线透过率可超过90％，形变回复率超过96％，适合作为人工晶状体材料，这种人工晶状体的直径和厚度可模拟正常人类晶状体，因此植入后可充满整个晶状体囊袋，从而有效减少后发型白内障、眩光、人工晶状体偏心移位等并发症；它简化了折叠型人工晶状体的术中操作，降低了对手术器械的要求，只需普通眼科人工晶状体镊便可植入，避免了由于折叠镊的夹持所造成人工晶状体表面的损伤。本实施例中形状记忆水凝胶是具有良好亲水性的水凝胶材料，不同于其他疏水性的人工晶状体材料，可以使房水自由进出人工晶状体，因其表面的亲水特性与人体组织表面的特性相同，从而使其具有更佳的生物相容性，不产生疏水性人工晶状体植入眼内的微泡现象和镜面效应所致的眩光问题。

Claims (10)

1.一种作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶，其特征在于它由聚合单体和引发剂制成；其中聚合单体为甲基丙烯酸羟乙酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和三乙二醇二丙烯酸酯；引发剂为偶氮二异丁腈；聚乙二醇甲基丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的5％～30％；三乙二醇二丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的1.0％～5.0％；2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的总用量占聚合单体总质量的70％～100％，2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为1:(3～9)；引发剂的用量占聚合单体总质量的0.1％～1.0％。
2.根据权利要求1所述的一种作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶，其特征在于聚乙二醇甲基丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的10％。
3.根据权利要求1所述的一种作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶，其特征在于聚乙二醇甲基丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的20％。
4.根据权利要求1所述的一种作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶，其特征在于三乙二醇二丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的2.0％。
5.根据权利要求1所述的一种作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶，其特征在于三乙二醇二丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的4.0％。
6.根据权利要求1所述的一种作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶，其特征在于2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的总用量占聚合单体总质量的80％，2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为1:5。
7.根据权利要求1所述的一种作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶，其特征在于2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的总用量占聚合单体总质量的90％，2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为1:7。
8.根据权利要求1所述的一种作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶，其特征在于引发剂的用量占聚合单体总质量的0.4％。
9.根据权利要求1所述的一种作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶，其特征在于引发剂的用量占聚合单体总质量的0.8％。
10.根据权利要求1所述的一种作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶，其特征在于所述作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶的制备过程如下：
一、称取聚合单体和引发剂；其中聚合单体为甲基丙烯酸羟乙酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和三乙二醇二丙烯酸酯；引发剂为偶氮二异丁腈；聚乙二醇甲基丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的5％～30％；三乙二醇二丙烯酸酯的用量占聚合单体总质量的1.0％～5.0％；2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的总用量占聚合单体总质量的70％～100％，2-苯氧基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为1:(3～9)；引发剂的用量占聚合单体总质量的0.1％～1.0％；
二、将2-苯氧基乙基丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和三乙二醇二丙烯酸酯混合后进行蒸馏除杂，然后加入甲基丙烯酸羟乙酯和偶氮二异丁腈，常温下磁力搅拌均匀，得到混合物；
三、步骤二中的混合物在氮气保护下注入玻璃模具，然后置于真空烘箱中，依次在50℃下反应20～30h，在60℃下反应1～3h，在80℃下反应10～15h，反应结束后，将玻璃模具置于去离子水中进行溶胀平衡，水凝胶脱模，期间通过更换去离子水去除未反应的小分子单体，最终得到能够作为人工晶状体材料的亲水性形状记忆水凝胶。
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