CN105726166B - 形状记忆聚合物人工晶状体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种形状记忆聚合物人工晶状体，其可以具有大于1.45的折射率、在10℃至60℃之间的包含端点的Tg、反光最小或无反光、和在可见光谱内基本上100％的光透过率。人工晶状体随后在高于SMP材料的Tg的温度下被辊压。眼内装置在模具内被径向压缩至小于或等于1.8mm的直径同时维持温度高于Tg。随后可以通过在角膜、巩膜或其它解剖学结构内的小于2mm宽的切口插入被压缩的人工晶状体。通过切口可以将晶状体插入到囊袋、睫状沟、或其它腔内。SMP可以基本上达到大于或等于1.45的折射率值。
Description
相关申请的引用
本申请是申请日为2012年3月7日的题为“形状记忆聚合物人工晶状体”的中国专利申请号201280022274.X的分案申请。
本申请根据U.S.C.§119(e)，要求于2011年3月7日提交的题目为“形状记忆聚合物人工晶状体(Shape memory polymer intraocular lenses)”的美国临时申请号US 61/449,865和于2011年4月12日提交的题目为“形状记忆聚合物人工晶状体(Shape memorypolymer intraocular lenses)”的美国临时申请号US 61/474,69635的优先权，将它们的全部内容通过引用合并于本文。
技术领域
本发明所描述的技术涉及人工晶状体。
背景技术
人类的眼睛通过使光线传递通过称为角膜的透明外部部分并且使图像通过由晶状体聚焦在视网膜上的方式用来提供视力。被聚焦的图像的质量取决于很多因素，包括眼睛的尺寸和形状以及角膜和晶状体的透明度。
当年龄或疾病导致晶状体的透明性降低时，由于透射到视网膜上的光减少而视力变差。这种眼睛的晶状体的缺陷在医学上被称为白内障。对于这种情况的已接受的治疗是手术去除晶状体并由人工晶状体(IOL)替代晶状体的功能。
在囊内或囊外手术后采用人工晶状体替代晶状体用于去除白内障。在美国，通过称为晶状体乳化的手术技术去除大部分白内障的晶状体。在此过程中，在前囊内做一切口，将细的超声乳化切削头插入到病变的晶状体中并超声振动。振动的切削头使晶状体液化或乳化以使晶状体可从眼内抽出。一旦去除病变的晶状体就以人工晶状体替代。
人工晶状体通常有两种类型，一种置于前房中，即，虹膜和角膜之间，而另一种置于后房中，即，虹膜后。随着一部分根据患者的要求指定而一部分根据进行插入晶状体的医生的喜好指定的在前房晶状体和后房晶状体之间的选择，可以方便地采用两种类型的晶状体。第三类人工晶状体，由于它们被固定至虹膜外周而被称为虹膜支撑型晶状体，可被认为是在以上两类人工晶状体之一的范围内，因为它们的光学部分或在前房内或后房内。
人工晶状体通常由光学部(optic)与至少一个且优选两个或多个支撑襻(haptics)组成，支撑襻通常从光学部径向地延伸并且包括对于前房晶状体通常位于巩膜突以及对于后房晶状体位于睫状沟或在晶状体囊内的远端部。光学部通常包括圆形透明的光学透镜。在大多数晶状体中，支撑襻是具有附着于晶状体的近端并具有从晶状体的外周径向延伸以形成支撑脚的远端的柔性纤维或长丝。目前使用多种支撑襻的设计方式，例如，一对C形环，其中每个环的两端都与晶状体相连，和，例如J形环，其中只有环的一端附着于晶状体。
支撑襻通常有径向弹性并且从晶状体的外周向外延伸，并且轻轻地但有弹性地与虹膜附近或囊袋内的眼结构相啮合。这种弹性是由于支撑襻的材料的常规弹性性质。结果是，当支撑襻当被压缩并释放时将不可控地立刻弹回。因在植入过程中必须约束支撑襻，这种性质使得植入和晶状体的最终定位过程变难。同样地，一旦放置后，传统支撑襻材料的柔韧性使得晶状体容易发生由晶状体后的玻璃体压力推动或由邻近眼组织的压力导致的移位的偏心作用(偏轴，decentration)。同样地，由支撑襻的释放过程的弹性回弹产生的力可能破坏精细的局部组织。
对于后房晶状体的最佳位置是在囊袋内。对于外科医生完成来说，这是极度困难的操作。当采用后房晶状体时，其必须通过窄小的瞳孔开口来放置，并且支撑襻的最终位置隐藏在虹膜之后而不能被外科医生看见。因此，非常理想的是在植入过程中保持后房晶状体的整体尺寸尽可能地小，当它最终被固定于外科医生打算放置的位置(通常是囊袋)时使其膨胀。一种小型装置可以简单地在眼中操纵，降低支撑襻与角膜内皮组织发生接触的机会，并且允许外科医生轻松地插入，因为他必须经常通过直径为5到8mm直径的瞳孔插入具有14mm整体尺寸的晶状体。一种更小的晶状体也可以减少晶状体/虹膜接触并且可以更好的保证人工晶状体及其支撑襻可以位于囊袋中。
在近些年，提供了具有支撑襻的或者不具有支撑襻的、具有相对柔软主体部分的人工晶状体，因此主体部分通常可以横跨其直径折叠用于在晶状体植入过程中插入较小的开口中。已经设计出由被束缚在外壳中的液体或水凝胶形成的晶状体，其允许晶状体主体在插入之前折叠并随后当在合适的位置时填充。可惜的是，用于这些晶状体的主体的柔软材料有时缺少恢复它们的原始形状所需的恢复强度。
进一步地，这些晶状体类型通常是利用亦或弹性释放机制，其中当机械约束被移除时通过使弹性材料弯曲而储存的机械能被释放，亦或通过水的吸收，也称为水合，其中晶状体通过渗透扩散过程逐渐吸水来配置。这两种过程都难以控制。在前一种情况中，弹性回弹可能破坏局部组织或者使晶状体离开中心。在后一种情况中，如果膨胀的晶状体发生和周围组织的接触，晶状体的最终形状可能会扭曲。此外，水合材料已知具有差的形状恢复性。
在天然晶状体中，由被称为(适应性)调节的机制提供远近视力的双焦性。在生命的早期，天然晶状体是柔软的并被包含在囊袋内。囊袋由晶状体悬韧带悬挂离开睫状肌。睫状肌的松弛使晶状体悬韧带紧张并拉伸囊袋。结果，天然晶状体变平。睫状肌的紧张缓和晶状体悬韧带的张力，使囊袋和天然晶状体呈现更圆的形状。在这种方式下，天然晶状体可以远近物体二者上交替地聚焦。随着晶状体的老化，它也变得更硬，并且在对睫状肌的紧张做出反应时较难形变。这使得晶状体对近物体聚焦变得更加困难——一种被称为老花眼的医学病症。老花眼几乎影响所有超过45或50岁的成年人。
通常地，当白内障或其它疾病需要移除天然晶状体并用人造IOL替代时，IOL是一种单焦晶状体，需要病人为近视力使用眼镜或隐形眼镜。已经制造出一些双焦IOL，但没有被广泛接受。一些IOL的设计是具有柔性支撑襻的单光学部晶状体，其允许光学部在对睫状肌的运动的反应时前后运动。然而，在这些单晶状体系统中，光学部的运动量可能不足以满足适应性调节的有用范围。此外，必须对眼睛加药一到两周以减少眼睛运动以用于囊纤维化来套住晶状体，由此提供晶状体和囊袋之间的刚性结合。此外，由水凝胶或硅酮材料制成这些晶状体的商业模型。这种材料不能阻止后囊浑浊(posterior capsuleopacification，PCO)的形成。对PCO的治疗方法是使用蒸发一部分后囊的Nd:YAG激光的囊切开术。这种后囊的毁坏可能破坏这些晶状体的调节的机制。
除了具有较差的调节性能，已知的调节性晶状体还缺乏扩展焦深。这些已知的晶状体进一步需要用于在囊袋尺寸的范围之上的适当功能的精确的晶状体尺寸，并且缺乏长期的囊固定性和稳定性。此外，随着当前晶状体置换术朝着更小的切口尺寸发展，IOL通常需要通过这种小切口被递送的能力。
双光学部晶状体充分利用睫状体-晶状体悬韧带复合体改变囊袋的形状的能力。这使得晶状体间距离变化，因此允许屈光不正变化。这些双光学部晶状体对于需要用来制造这种光学系统的光学硬件来说可以是大的次要结构，并且需要较大的角膜切口以插入到眼睛中。
角膜内晶状体是被设计用来治疗屈光不正或者老花眼的。角膜内晶状体包括角膜植入物和透镜，它们通过一个由刀片或激光制造的位于角膜内的小切口插入。由在角膜内的切口形成的口袋用于使植入物定位以改变角膜的形状。在晶状体植入物的情况下，口袋用于将折射透镜定位在光学上有效的位置。一些透镜产生针孔式的效果以治疗老花眼。随着当前角膜内晶状体朝这更小的切口尺寸发展，装置通常需要具有通过这种小切口递送的能力。激光技术，如飞秒激光已经提高了为植入制造这些较小角膜伤口和口袋的能力。
有晶状体眼人工晶状体(phakic intraocular lenses)被植入于亦或由角结构支撑的前房中亦或植入于在紧接虹膜后方并紧接天然晶状体前方的后沟中。通过在角膜缘处的微创伤口植入晶状体并插入或穿过前房。晶状体被用于治疗屈光不正，并且具有导致晶状体和/或角结构损伤的风险。较小的切口要求折叠晶状体并随后在眼睛内展开，这增加了损伤眼内结构的风险。
此说明书的背景部分包含的信息，包括本文中引用的任何参考文献和任何描述或它们的讨论，仅仅是为了技术参考目的被包括于此，并且不被认为是旨在限制如在权利要求所限定的本发明的范围的主题。
发明内容
形状记忆聚合物(shape-memory polymers，SMP)是一类精巧的材料，可以被定制以在响应给定刺激时具有显著的机械性能变化。从大的形变恢复并适应不同的环境条件的能力极大地促进了SMP装置在微创手术中的应用。可以产生当前的形状记忆聚合物制剂(配制品)以具有独立地程序化的模量和玻璃化转变温度(Tg)。SMP的可精确控制机械性能的能力以及材料的透明性、和人类晶状体非常相似的屈光率(1.386至1.406或更高)、和被证实的生物相容性使得能够建立用于治疗多种眼科疾病的独特的解决方案。因此，考虑到其它的晶状体选择，存在多方面的疏水性、丙烯酸酯类SMP人工晶状体。
此处披露的SMP系统的一个明确的优点是通过改变材料属性如交联的重量百分数、每个组分共聚单体的分数和其它成分属性而使机械性能变化的引人注目的能力。这提供了可以将特定应用需要的机械性能设计到材料中的能力。例如，对特定SMP制剂改变Tg影响所得到的橡胶模量。可以引入另外的属性变化，例如，通过改变形成SMP的共聚单体的重量百分数。可以充分利用SMP材料性质使用热、UV光或其它方法以改变特定IOL设计的前后表面的曲率半径来改变特定晶状体的中心和/或近中心倍率(power)。
可以使用具有高度“形状确定性”或“形状固定性”(即，在由已改变的形状回到永久形状的变换过程后恢复的形状的准确性)形状记忆聚合物形成多种人工晶状体。晶状体被形变并压缩成紧凑的术前形状使得能够通过小切口植入，轻轻地展开并膨胀为保证的术后形状(永久形状)，并且提供用于稳定无创伤附着至睫状沟、囊袋或前房角结构的集成的支撑襻。SMP晶状体可以被形变、压缩至比现有已知的并且可使通过小于2mm的切口有效植入的尺寸(即目前的下限)小。
在一个示例性的实施方式中，制造眼内装置的方法包括：提供具有Tg的形状记忆聚合物(SMP)材料、以永久眼内装置的形状使SMP材料成型、在高于Tg的温度下机械地压缩眼内装置使该眼内装置形变为较小体积；使形变的眼内装置冷却至低于Tg的温度同时仍保持压缩状态从而制造具有使得能够从2mm以下的切口插入的递送外形的稳定形变的眼内装置。在一个实施方式中，可在高于SMP材料的Tg的温度下辊压眼内装置。随后可以将辊压的眼内装置冷却至低于Tg的温度同时仍保持辊压的形状从而制造稳定辊压的眼内装置。随后可以将眼内装置机械地压缩至小于1.8mm的直径。在另一个实施方式中，可以在高于SMP材料的Tg的温度下辊压眼内装置。随后眼内装置可以在模具中被径向压缩至小于1.8mm的直径而同时保持温度高于Tg。
在另一个示例性的实施方式中，形状记忆聚合物(SMP)人工晶状体可以具有高于1.45的折射率、15℃到40℃的包含端点的Tg、反光最小或无反光以及在可见光谱内基本100％的光透过率。在一个实施方式中，SMP人工晶状体可以由50重量百分数的tBA、28重量百分数的丙烯酸异丁基酯和22重量百分数的PEGDMA 1000的组合形成。在另一个实施方式中，SMP人工晶状体可以由22重量百分数的tBA和78重量百分数的PEGDMA 1000的组合形成。在进一步的实施方式中，SMP人工晶状体可以由65重量百分数的tBA、13重量百分数的丙烯酸丁基酯和22重量百分数的PEGDMA 1000的组合形成。
在进一步的示例性实施方式中，植入人工晶状体装置的方法包括：在角膜或巩膜内做一个小于2mm宽的切口。在一个实施方式中，人工晶状体通过切口进入囊袋。在另一个实施方式中，人工晶状体通过切口插入睫状沟。在另一个实施方式中，植入人工晶状体装置的方法包括在角膜内做一个小于2mm宽的切口以进入前房。然后将人工晶状体通过切口插入前房。在进一步的实施方式中，植入角膜内植入装置的方法包括在角膜内做一个小于2mm宽的切口以在角膜内产生一个通道。然后，将角膜内植入装置通过切口插入前房。
提供发明内容用来以简化的形式介绍在以下详细说明中进一步描述的概念的选择。本发明内容既不意在确定要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在被用于限制要求保护的主题的范围。在以下本发明的多种实施方式的书面描述中提供并且在附图中例证如在权利要求中所限定的本发明的特征、细节、用途和优点的更加广泛的介绍。
附图说明
图1是描述多个示例性SMP制剂的储能模量对温度属性的图表。
图2是将图9的示例性SMP制剂的UV阻断性能和光学透明度描述为在UV和可见光谱范围之上的光透射的百分数的图表。
图3是描述多个示例性SMP制剂的储能模量对温度属性的图表。
图4是将图11的示例性SMP制剂的UV阻断性能和光学透明度描述，为在UV和可见光谱范围之上的光透射的百分数的图表。
图5是描述图11的示例性SMP制剂的压缩性能的图表。
图6是描述示例性SMP制剂在两种不同的应变速率下的拉伸性能的图表。
图7是示出平均表面粗糙度的样品SMP IOL透镜表面的光学轮廓测量图像。
图8A是具有处于永久或展开构型的安置支撑襻的示例性的形状记忆聚合物(SMP)人工晶状体(IOL)的等轴视图。
图8B是图8A的SMP IOL的俯视平面图。
图8C是图8A的SMP IOL的正视图
图8D是图8A的SMP IOL的侧视图。
图9A是置于具有用于辊压SMP IOL的通道的辊压模上的示例性的SMP IOL的俯视平面图
图9B是具有由轴向地向通道下运行的线产生的压缩下SMP IOL被折叠进入通道的图9A的辊压模的正视图。
图10A是图9A的辊压模的正视图，SMP IOL的边缘被折叠并且辊压模被冷却至Tg以下。
图10B是从辊压模被移除并且保持形变的、辊压的结构的SMP IOL的正视图。
图11是置于织物护筒(袜筒，sock)中的辊压的SMP IOL的示意图。
图12A是被拉动通过一条在压缩模中被加热至Tg以上形成的、直径逐渐变小的管的在织物护筒中的SMP IOL的横截面的俯视图。
图12B是在压缩模被冷却至Tg以下时，压缩在管的最小直径部分中的在织物护筒中的SMP IOL的横截面的俯视图。
图13是从压缩模被移除并且保持形变的、辊压的、延长的并且被径向压缩的构型的SMP IOL。
图14A是用于折叠与温度受调节的压缩系统连接的SMP IOL的折叠和压缩工具的示意性俯视平面图。
图14B是用于与温度调节的压缩工具连接的图14A的工具的横截面的侧视图。
图14C是处于具有温度调节的压缩工具的压缩的位置处的折叠和压缩工具的横截面的侧视图。
详细说明
已知的丙烯酸类晶状体材料不能被显著地压缩以达到期望的功能。尽管已知多种方法来折叠或辊压丙烯酸类IOL，这些仅仅满足使用于植入所必需的切口尺寸最小化的目的而降低展开形状的形状因子的需求。由这些晶状体取代的实际体积保持恒定，因此在这种IOL可以达到的最小尺寸方面存在限制。此外，由材料抵抗由折叠和回到期望的形状的应力导致的应变和在植入后提供必须的光学品质的能力限制折叠或辊压这些IOL的能力。进一步地，对晶状体植入后即展开的速度和力量几乎没有控制，其经常导致对与IOL的支撑襻啮合的组织的创伤。
相反地，本文披露的SMP IOL事实上是更高的可形变的(在一些情况中大于65％的压缩和大于250％的拉伸应变)因此由这种装置转移的体积实际上被减小用于植入。这使得能够通过减小的切口尺寸(小于2mm并且甚至小于1.8mm)的植入并因此减少对人眼的创伤。通过使用SMP IOL还可实现一些其它的益处。值得注意的是，许多制剂的折射率(n0＝1.464)相对较高(高于人晶状体的折射率)并因此使得降低晶状体的厚度并且因此降低递送外形的尺寸成为可能。可以通过SMP材料的制剂进一步改变SMP IOL的折射率。也可以调节SMP材料的制剂以减缓或迟滞形状恢复过程以减少在植入物定位过程中对组织的创伤并且使得外科医生能够有足够的时间操作并在正确的位置放置IOL。使用一些SMP制剂，植入后修正是可能的，例如，改变光学部的曲率或折射率。这可以通过应用植入后经由激光或超声的非侵入性加热SMP IOL或其部分实现。这种加热可以应用至SMP IOL的特定部分，其具有材料的不同交联重量百分比(并且因此在这些区域中具有不同的Tg)以容许二级或三级形变的激活，其可用于实现对折射率、光学部的曲率或支撑襻的膨胀的改变。例如，可以通过加热支撑襻-光学部连接点改变支撑襻-光学部连接点的结构以调整光学部的顶部。还可以将这种二级或三级形状改变用于促进与晶状体囊、玻璃体、晶状体悬韧带以及周围组织的相互作用以协助适应性调节。此外，甚至可以在植入过程后改变双光学部适应性调节的人工晶状体系统的基线定位。
进一步地，可以使用多种药物浸渍一些SMP IOL制剂，一旦SMP IOL被体内植入药物可以从SMP IOL被洗脱以协助在植入过程中受伤的眼组织的康复过程或协助输送治疗药物以治疗其它眼部疾病。治疗药物或活性成分(例如生物制剂)可以作为在膨胀剂内的聚合过程的一部分(例如作为化学或物理水凝胶聚合物结构)、或作为最终SMP IOL装置的可生物降解的药物洗脱聚合物部分被结合到SMP IOL中。示例性的可以浸渍到SMP IOL内的示例性药物可以包括抗生素、抗炎性剂、抗组胺剂、抗过敏剂、生物药剂(例如，抗VEGF药剂、siRNA等)、以及青光眼治疗药物(即，降低眼压的药物，包括但不限于前列腺素、基于副交感神经/交感神经的药物、α-激动剂、β-阻断剂、碳酸酐酶抑制剂、Rho激酶抑制剂、腺苷激动剂、内皮缩血管肽激动剂以及拮抗剂等)。可以连接到SMP IOL上的其它药剂包括病毒载体以及基于细胞的治疗剂。
形状记忆聚合物材料
SMP材料具有显著的利用响应外部刺激的机械力来改变形状或活化的能力。刺激可以是光、热、化学物质、或其它类型的能量或刺激物。可通过制剂控制SMP材料的热机械响应以预知并优化形状记忆性能。可以设计并优化形状记忆聚合物装置至高度的可裁剪性，其能够适应并响应特定的生物医学应用和患者生理。
如果一种聚合物的初始形状可以被形变，并且直到外部刺激作用之时在形变状态下保持稳定，并通过使材料暴露于适当的刺激而恢复初始形状，则聚合物可被认为是SMP。在一个实施方式中，刺激可以是热。可以通过成型、挤出、冲压、或其它典型的聚合物处理过程固定初始形状。此外，可以通过以上的过程形成材料的盘、杆或其它结构，然后利用冷冻车削(cryolathing)成形至最终形状，冷冻车削是涉及冷冻材料、之后由激光和/或机械切割材料至最终形状的方法。可以通过热机械形变使临时形状固定。即使在比形变恢复温度低的温度下聚合物的初始成型形状被机械地改变，将形变的SMP材料加热至高于形变恢复温度也会导致恢复初始形状。所披露的用于在本文的应用的SMP材料具有在加热之时恢复大的形变的能力并且在适当的制剂中具有原始形状的大于99％的准确度。
在使用热刺激的一个实施方式中，可以调整聚合物转变温度以提供为体温、约37℃的形变恢复温度；即聚合物的玻璃化转变温度Tg被设计为约37℃。这种方法的独特的优点是利用人体的热能来自然地活化SMP材料。对于一些应用，材料的机械性能(例如刚度)极大地取决于Tg。因此，由于聚合物的柔性(顺从性，compliant nature)，当Tg接近体温时可能难以设计非常硬的装置。医学应用中的另一种考虑因素是，具有约37℃的Tg的形状记忆聚合物所需要的储存温度通常地将低于室温，在展开过程前需要“冷”储存。在较高温度的运输或储存环境中，可以通过使用限制装置保持折叠的形状，限制装置使装置不能展开成初始成型形状。
在另一种可替代的实施方式中，恢复温度高于体温，即Tg＞37℃。这种实施方式的优点是储存温度可以等于室温，便于装置的容易的储存并且避免使用前不必要的展开。可以通过使用不容许装置展开成其初始成型形状的限制装置保持折叠的形状。然而，在展开之时可能需要局部加热以引发SMP材料的恢复。通过多种机制，包括细胞凋亡以及蛋白质变性，在高于体温5℃的温度下可能发生对人体内一些组织的局部损伤。可以使用局部加热脉冲(burst)来使暴露至升高的温度最小化并且避免组织损伤。一种优于其它的方法的应用是取决于目标身体系统和其它装置设计制约(如必需的体内机械性能)的设计决定。
SMP材料或网状结构可以包括溶解性材料，其可以包括网状结构的一部分或可以在网状结构被聚合(例如，作为骨料被混合在制剂中)之前被包含在网状结构的制剂中。溶解性材料可以包括随时间分散的材料，即使材料或部分材料基本上并不溶解或随着溶剂进入溶液中。换句话说，本文所使用的溶解性材料可以由聚合物的预期外部环境分解的任何材料。在一个实施方式中，溶解性材料是从SMP网状结构中被洗脱出来的药物。溶解性材料可以通过化学或物理结合附着至聚合物网状结构并且可随时间与聚合物网状结构分离。
通过其随时间的溶解，溶解性材料可以被用于多种目的。例如，材料的溶解可以随时间影响生物医学装置的溶解或分解。可替代地，材料的溶解可将药物洗脱，达到药理学的目的。药剂或药物可以融合到SMP装置内以辅助治疗(例如，抗炎性剂)、避免并发症(例如，抗血栓剂)，或抵抗潜在感染(例如，抗生素)。可以在固化之前将药剂通过注射加入到液态聚合物中。还可以聚合后使用多种表面改性或涂覆技术，例如等离子沉积，将药剂加入到SMP装置中。
在某些具体实施方式中，SMP聚合物部分可以是天然的或合成的，尽管优选是合成的。聚合物部分可以是非可生物降解的。用于医学应用的非可生物降解聚合物优选地不包含芳香基团，除了在天然氨基酸中存在的那些。本文所披露的IOL中利用的SMP可以是非可生物降解的。在一些实施方式中，可以期望在SMP IOL中使用可生物降解的聚合物，例如，当期望临时灭菌或需要另外的功能性时。
聚合物是基于期望的一个或多个玻璃化转变温度(如果至少一个部分是无定形的)或一个或多个熔点(如果至少一个部分是晶体的)而选择的，考虑到使用环境，其反过来又基于所期望的应用。代表性的天然聚合物块或聚合物包括蛋白质如玉米蛋白、改性的玉米蛋白、酪蛋白、明胶、谷蛋白(gluten)、血清白蛋白和胶原；以及多糖如藻酸酯、纤维素、葡聚糖、普鲁兰多糖(pullulane)和透明质酸，以及壳多糖、聚(3-羟基链烷酸酯)，尤其是聚(β-羟基丁酸酯)、聚(3-羟基辛酸酯)、以及聚(3-羟基脂肪酸)。代表性的天然的生物可降解的聚合物块或聚合物包括多糖如藻酸盐、葡聚糖、纤维素、胶原和它们的化学衍生物(取代、添加化学基团例如烷基、亚烷基、羟基化、氧化、以及本领域的技术人员常规进行的其它改性)；以及蛋白质如白蛋白、玉米蛋白、以及它们的单独的或与合成聚合物结合的共聚物和混合物。
代表性的合成聚合物块或聚合物包括聚磷腈、聚乙烯醇、聚酰胺、聚酯酰胺、聚氨基酸、合成聚氨基酸、聚酸酐、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚烯烃、聚丙烯酰胺、聚烷二醇、聚环氧烷、聚对苯二甲酸烷二醇酯、聚原酸酯(polyortho esters)、聚乙烯醚、聚乙烯酯、聚卤乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、聚硅氧烷、聚氨酯以及它们的共聚物。合适的聚丙烯酸酯的实例包括聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸异丁酯)、聚(二甲基丙烯酸乙二醇酯)(PEGDMA)、二甲基丙烯酸二乙二醇酯(DEGDMA)、二丙烯酸聚(乙二醇)酯(PEGDA)、聚(甲基丙烯酸己基酯)、聚(甲基丙烯酸异癸基酯)、聚(甲基丙烯酸月桂基酯)、聚(甲基丙烯酸苯基酯)、聚(丙烯酸乙基酯)、聚(丙烯酸甲基酯)、聚(丙烯酸异丙基酯)、(聚)丙烯酸丁基酯、聚(丙烯酸丁基酯)、聚(丙烯酸叔丁基酯)、聚(丙烯酸异丁基酯)、聚(丙烯酸异冰片基酯)以及聚(丙烯酸十八烷基酯)。
合成的改性天然聚合物包括纤维素衍生物如烷基纤维素、羟烷基纤维素、纤维素醚、纤维素酯、硝化纤维素、以及壳聚糖。合适的纤维素衍生物的实例包括甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丁基甲基纤维素、乙酸纤维素酯、丙酸纤维素酯、乙酸丁酸纤维素酯、乙酸邻苯二甲酸纤维素酯、羧甲基纤维素、三乙酸纤维素酯、以及纤维素硫酸钠盐。在此这些被统称为“纤维素”。
代表性的合成的可降解聚合物片段包括聚羟基醇，如聚乳酸、聚乙醇酸及它们的共聚物聚(对苯二甲酸乙二酯)；聚酸酐、聚(羟基丁酸)；聚(羟基戊酸)；聚[丙交酯-共-(ε-己内酯)]；聚[乙交酯-共-(ε-己内酯)]；聚碳酸酯、聚(伪氨基酸)；聚(氨基酸)；聚(羟基烷酸酯)；聚酸酐；聚原酸酯；以及它们的混合物和共聚物。含有不稳定键的聚合物，如聚酸酐和聚酯，因它们的水解反应性而为人所知。通过聚合物主链和它们的序列结构中的简单变化通常可以改变这些聚合物片段的水解降解速率。
非可生物降解的合成聚合物片段的实例包括乙烯乙酸乙烯酯、聚(甲基)丙烯酸、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯基苯酚、以及它们的共聚物和混合物。可以由商业来源获得聚合物，如Sigma Chemical Co.St.Louis,Mo.；Polysciences,Warrenton,Pa.；Aldrich Chemical Co.Milwaukee,Wis.；Fluka,Ronkonkoma,N.Y.；以及BioRad,Richmond,Calif。可替代地，可以利用标准技术由从商业来源获得的单体合成聚合物。
在一些实施方式中，如在于2009年4月22日提交的题名为“Thiol-vinyl andthiol-yne systems for shape memory polymers”的国际申请号PCT/US2009/041359(将其全部内容通过引用结合于此)中所披露的巯基-乙烯基和巯基-炔聚合物混炼物，可以用于形成IOL。在其它实施方式中，聚合物制剂可以经历两阶段固化过程，其中在初始固化阶段后，对仍未反应的官能团执行第二光诱导的聚合反应。在于2010年11月10日提交的题名为“Dual-cure polymer systems”的美国临时专利申请号US 61/410,192中描述了这种用于制造SMP材料的双固化系统，将其全部内容通过引用结合于此。
细致调节特定的SMP制剂使得待生产的IOL能够满足特定的设计需要，并允许利用可调(scalable)液体注射制造技术来制造。改进SMP制剂以优化以下性质：
·＞98.5％的形状固定性；
·0.25秒至600秒之间、包括3至25秒之间的包含端点的临床上期望的速率的恢复速率；
·在制造过程中，在任意维度方面至少40％、并且优选地100-200％的最小装置形变；
·250kPa至20,000kPa的橡胶模量；
·细致调节的Tg用于折叠、压缩、以及注射；
·无反光(描述可能存在于用于人工晶状体的聚合物制剂中的光学瑕疵的工业术语)；
·UV阻断能力；
·着色蓝、黄、红、绿、或它们的组合；
·30秒至20分钟的用于液体注射制造的循环时间；
·耐受基于高温成型的制造的能力，例如高至400度的温度；
·耐受基于高压成型的制造的性能，尤其是高至50MPa的压力；
·在基于成型的制造过程中流动通过极窄通道(<100微米直径)的能力(即在制造温度下粘度低)；以及
·在基于成型的制造过程中的热固化后，3-15％以下的收缩到永久形状的体积收缩。
在下面的表A中报告了一些示例性的SMP制剂和它们的测定的性质。在一种制剂中，丙烯酸叔丁基酯(tBA)与作为交联剂的二甲基丙烯酸聚(乙二醇)酯(PEGDMA)1000结合。它们的重量百分数可以各不相同以设计出具有特定的期望的材料性质的SMP。
表A
作为一种最优的实例，通过所用的SMP材料的玻璃化转变温度(Tg)与SMP装置在其中展开的环境温度(Te)的关系来控制恢复时间。Tg＜Te时展开得比Tg＝Te时慢，并且Tg＞Te时以最快速度展开。材料的Tg可被控制在从-35℃上达至114℃内，使得能够对在人体内展开的速率大范围地控制。对在IOL装置内Tg的期望的范围可以在10℃到60℃之间，并且甚至更期望地在15℃到45℃之间。已经制作出了在少于一秒内展开上达至数分钟以完全展开的装置。
为了通过尽可能最小的切口递送IOL，可提高SMP装置的机械性能以实现高水平的可恢复应变。在紧张状态下，对于10％交联的系统可达到上达至180％的应变，而对于40％交联的系统可达到上达至60％的应变。在压缩状态下，使用以上百分比的交联可以实现80％以上的应变。由将SMP IOL配合到输送系统中所需要的形变水平决定在紧张状态下和压缩状态下期望的应变水平。具有较低交联程度的制剂可以经受较高水平的无错误的形变。当前的IOL利用5％-40％的交联程度以达到用于期望水平的可恢复应变的材料性质。
可以通过亦或热引发亦或光引发亦或两种方法的组合完成制造SMP IOL。对于热引发，同时利用过氧化物引发剂和偶氮引发剂。对于光引发可以使用2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(DMPA)。在量的方面，制剂在从按重量计0.01％至按重量计1％的引发剂的范围内变化。这些发生变化以优化在制造过程中的循环时间并且仍保持所期望的热机械性能。
也可以将着色剂添加到制剂中。已经制造出具有SPECTRAFLO(Ferro的商标)液体颜料的SMP材料。已经制造出具有按重量计0.1至0.2％的制剂，其使得能够添加多种颜料而仍保持期望的热机械性能。
通过SMP制剂的改变也研究了改变折射率的能力。下面的表B提供在多种示例性的制剂中使用的不同成分的折射率的数据。
表B
当以表B中测定的折射率表现交联剂的特定的分子量的同时，在变化的制剂中可以使用其它的分子量。例如，可以使用二丙烯酸聚乙二醇酯(PEGDA)，二丙烯酸聚乙二醇酯(PEGDA)，在500到2000之间的多种分子量下具有良好的效果。
制造出在下面表C中列出的SMP样品并且测量了折射率。对于标注的交联聚合物，使用了20％的交联程度。结果表明，基于所产生的制剂，折射率值只有轻微的变化。增加交联剂在制剂中的含量可以用于更多地改变折射率值。另外，可以使用聚(碳酸酯)二丙烯酸酯、KIFDA-542二丙烯酸酯(可获自King Industries,Inc.Norwalk,CT)和双酚A-丙氧化二丙烯酸酯(BPA-P)(bisphenol A propoxylate diacrylate(BPA-P))制备其它在改变折射率方面具有更好效果的制剂。
表C
已经研究了通过SMP材料改变光透射性能的能力。如上表所显示将甲基丙烯酸2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟苯基]乙基酯(BTA)加入SMP IOL制剂作为紫外线(UV)波长阻断剂。制造了具有.5％UV阻断剂和1％UV阻断剂的两种制剂，然后通过可见光波长透射率和动态力学分析分析了UV。图1是示出以下三种材料制剂在0到100℃范围内的储能模量和tanδ(储能模量和损耗模量的比值)的图表：
SMP106：78％tBA和22％PEGDMA 1000，不含UV阻断剂；
SMP122：添加了功能化的UV阻断剂的具有0.5重量％BTA的SMP106；和
SMP123：添加了功能化的UV阻断剂的具有1.0重量％BTA的SMP106。
上部曲线是储能模量而下部曲线是tanδ。显然，添加少量的BTA作为UV阻断剂对SMP材料的模量几乎没有任何影响，并且对三种制剂来说Tg(tanδ曲线的峰)是恒定的。
图2示出添加BTA UV阻断剂对图1中SMP材料的影响。显然，添加UV阻断剂对在可见光波长内光的透射具有可以忽略不计的影响，但是在低于约380nm波长时光的透射率急剧削弱，380nm即UV光谱的上限。
图3是示出另外两种SMP制剂在-20到100℃范围内与SMP106对比的储能模量和tanδ：
SMP119：65wt％tBA、13wt％甲基丙烯酸丁基酯、22wt％PEGDMA 1000；和
SMP126：50wt％tBA、28wt％甲基丙烯酸异丁基酯、22wt％PEGDMA 1000。
上部曲线是储能模量，下部曲线是tanδ。制剂的不同提供在不同环境的和不同应用中使用的不同的Tg，在这些用途中，具有较低的转变温度可能是有用的。SMP119具有约25℃的Tg而SMP126具有约17℃的Tg。然而，即使在Tg方面存在差异，与SMP106材料相比，SMP119和SMP126制剂的储能模量更优。图4还显示，相比于SMP106制剂，SMP119和SMP126的光透射性能更优。
图5是描述对于压缩下的材料，SMP106、SMP119和SMP126的应力-应变数据曲线。显然，与SMP106制剂相比，SMP119和SMP126制剂表现出在65％的压缩应变下显著低的应力。这使得这些材料能够在较低温度下(如室温)容易地形变。图6是在紧张状态下对于两个独立的伸长速率SMP106的另一条应力-应变曲线，即，对于10mm/min和20mm/min的速度。如图表中所示，SMP106在紧张状态下表现十分良好，并且在两个速率下经受上达至且大于250％的应变。
应该严格控制展开后形状以使装置的光学特性最大化。定义为恢复的形状与初始成型的形状的百分比变化的形状固定性越高，展开的IOL将发挥预定功能的再现性和可信度就越高。本文披露的SMP材料提供了极高的形状固定性(＞95-99％)。这主要是因为SMP材料利用非弹性的、非熔化的形状恢复工艺(即，并非利用流体性质的相变)来展开。进一步地，SMP材料不是水凝胶或其它类型的水合材料。SMP材料从一种高度再现的、不变化的、不蠕变的、不形变的储存形状转变成为另一种高度再现的、不变化的、不蠕变的、不形变的次级(永久)形状。
SMP材料具有预先程序化的形状；展开后SMP装置释放内部储存的能量以达到程序化的形状，该形状可能适应或不适应局部组织。局部组织并不在使SMP装置的形态成形中发挥作用。在为了较小外形递送而被形变之前，SMP装置变回至最初成型时形成的“永久”形状。取决于SMP制剂，从形变状态到玻璃(永久)状态的完全展开的速度可以在从少于1秒至超过600秒的宽范围内变化。
另外，由于SMP制剂的高Tg(即等于或高于体温)，包装、运输、储存和最终植入SMP装置的过程不需要冷藏储存或冰或其它低温操作环境。因此，本文所描述的SMP材料的显著优点是它们可以以储存形状被长期储存、它们可以以在定制的递送系统中的受限形态被包装和它们可以无需事先冷藏或其它温度变化而展开。例如，在装置的运输过程中，通过使装置被限制在递送系统或包装系统中可以消除温度循环的环境影响和装置的无意中展开。
可由依照以上描述的制剂的SMP材料制成多种人工晶状体，其具有经选择的材料性能以满足特定的晶状体类型或设计的需要。以下描述了几种这些可供选择的晶状体
人工晶状体
SMP人工晶状体被设计为通过比其它目前商业可用的可折叠晶状体技术小得多的切口而插入。在图1和图2中描述示例性的SMP人工晶状体100并且本文以下将会进行更详细的讨论。另外，在眼内展开之后，晶状体形状高度保守(即，具有＞98％的高形状固定性)。囊袋晶状体可以具有产生与前囊小叶以及位于中线后的囊之间的接触的形状以降低后囊浑浊物(opacity)的形成。睫状沟晶状体可以具有拱顶其使得能够避免对虹膜造成损伤。前房晶状体可具有适当的拱顶以降低瞳孔堵塞的风险并且降低对前房角支持结构损伤的风险。
当应用于人工晶状体时，SMP技术具有许多优点。首先，人工晶状体可压缩并且可形变。这种压缩材料并且将其配置在小平台的能力使得能够适于较小的切口尺寸用于递送。这些适于通过较小切口的SMP晶状体提供显著的益处。例如，对于白内障手术，散光较低、恢复较快、以及使用较小切口对眼睛损伤较小。同样的，利用激光技术和改进的超声技术，可利用较小的切口进行白内障手术；对于目前可供选择的技术而言，限制因素是更换晶状体需要较大的切口。
对于形状记忆聚合物技术在人工晶状体方面的第二个优点是晶状体的展开使用热机械恢复而不是弹性恢复过程。可以调整制剂以改变晶状体展开的时间或速度。这可以根据需要展开的位置而不同。例如，在精细结构附近展开，如在囊袋中或角膜内皮附近，可能需要较慢的、由外科医生细致调整的展开过程以避免这些结构的损伤。使用其它目前可用的晶状体技术，这种展开速度的调整是不可能的。还可以调整SMP材料的模量以优化晶状体的柔软性以使对眼结构造成的损伤最小化。对于以上描述的每一种晶状体类型，SMP材料的性能使得能够慢速地、受细致调整地展开，其结果为对与晶状体光学部和支撑襻接触的区域的损伤较小。
第三个优点是容易地调整晶状体折射率的能力。可以通过调整SMP制剂改变折射率。此外，可以通过液体注射成型法或者使用切割如使用激光的成型后调整在设计光倍率中重要的晶状体的表面曲率。进一步地，可以植入后使用热、UV或激光调整来调整晶状体的曲率以及折射率。
第四个优点是SMP晶状体的表面特性和植入过程可降低发炎的细胞浑浊。例如，图7是样品SMP晶状体表面的光学轮廓测量图，示出16纳米的平均表面粗糙度。这种低粗糙度使光学假象(伪象，artifact)如光谱过滤最小化并且使晶状体的光学清晰度最大化。在图7中，被圆圈环绕的暗区域是接近右侧数值范围的测得的粗糙度的上限(即接近203nm)的区域，同时图像中的其它暗区域是接近测得的粗糙度的下限(即接近-186nm)。例如，囊内SMPIOL会与囊袋接触以降低晶状体的运动，但是光滑的表面延缓了上皮细胞的迁移和随后的后囊浑浊的形成。
由于SMP晶状体本质上非常结实，可使用表面抛光以及其它已知的机制调整晶状体以减少人工晶状体表面上的细胞增殖。另外，SMP晶状体的缓慢展开可以使细胞浑浊最小化。由于在囊袋内的紧密配合，在IOL的尺寸和在晶状体上的上皮细胞的聚积物(collection)之间存在张力。例如，囊内SMP IOL将与囊袋接触以降低晶状体的移动，但是与上皮细胞的接触可以导致随后形成后囊浑浊，尤其是如果配合很紧并且材料不能绕过晶状体。如果在展开过程中囊袋受到冲击并且损坏，其产生增强的细胞增殖作用以响应损伤时，就会并发这个问题。用于减少这种白内障手术和晶状体置换的常见并发症的标准人工晶状体结构已经为人们所熟知。然而，关于SMP晶状体，由于SMP晶状体材料的可压缩性和可形变性以及在允许紧密配合同时使损伤最小化的缓慢展开过程，植入的SMP晶状体的尺寸和附着程度可以增加超过当前的晶状体。表面抛光的能力进一步缓解此问题。
双光学部晶状体
较大的晶状体如双光学部晶状体和其它适应调节性的人工晶状体可以同时用于治疗屈光不正和老花眼。通常以具有一级光倍率和折射率的光学部的一级人工晶状体和具有二级光倍率和可能不同的折射率的光学部的二级人工晶状体构成双光学部晶状体。二级光学部通常通过在晶状体外周附近的材料支柱或相似的结构附着到一级光学部或从一级光学部分离。取决于两个光学部之间的关系(例如分离距离)以及两个光学部间的几何结合方式，其也可以(或者不可以)在个体病人的植入后调节，两个晶状体协同作用使得具有远、近视力成为可能。
这些双光学部晶状体通常需要大于常规切口的切口用于进入眼睛。可以使用SMP材料制造这些较大的平台(platform)晶状体，其是高度可压缩的和可形变性的以允许更小的切口尺寸，从而可以改善以上所陈述的原因的手术结果。另外，如果使用SMP材料成型，这些较大晶状体可以较慢地展开，使得外科医生可以将晶状体定位以或多或少地避免对重要的眼结构的无意损伤以及对目标位置结构的精细附着。这降低了这些较大的平台晶状体可能在眼内引起的损伤风险。另外，这些晶状体非常复杂并且需要高精度的光学性能，其因SMP材料的高度形状固定性而保守。
其它的适应性调节的晶状体力求复制正常人类晶状体的功能。适应性调节的机制被认为对晶状体囊的睫状体收缩和晶状体悬韧带形变和在晶状体形状的改变以及晶状体复合体的前后运动是次要的。使用SMP材料，可以制作在多区域与晶状体囊紧密附着的晶状体，因此存在复制天然晶状体的运动的能力。事实上，可以制作一种SMP晶状体，其在眼内空间展开，填充亦或全部亦或大部分的眼内空间，并且响应睫状体-晶状体悬韧带运动。另外，可通过较小的前囊开口插入SMP晶状体，其可能有助于保持晶状体对天然适应性调节过程的响应度。如果需要通过将SMP材料加入到交联密度不同并因此活化温度和/或模量不同的IOL中而需要改变形状以复制适应性调节过程，可以植入后调整SMP晶状体的局部尺寸、特别是厚度(其可能影响局部刚度)。
有晶状体眼人工晶状体
有晶状体眼人工晶状体是通过角膜切口置于前房的晶状体。与上述讨论的其它人工晶状体一样，SMP有晶状体眼晶状体可以被压缩用于通过比目前可用的晶状体小得多的切口植入。SMP有晶状体眼晶状体还可以被设计为缓慢展开，因此存在很少或没有对角膜内皮或天然晶状体的损伤。经调整的外科医生控制的展开过程容许与前房结构相对的支撑襻的定位过程而不损伤小梁网或虹膜。由支撑襻置于角结构上的力一致并且比由弹性恢复展开的常规晶状体可重复性更好。SMP有晶状体眼晶状体还可被设计为在前房内展开用于在展开过程中放置于虹膜平面后。就目前的有晶状体眼IOL技术来说，如果放置于虹膜后，已知白内障形成的发生率较高。可以使用缓慢的经调整的SMP晶状体展开和定位来降低或消除此发生率。
角膜内植入物
由于多种限制，在国内和国际市场角膜内植入装置没有实现重大成功，这些限制包括：(a)植入困难；(b)对于角膜内有较大切口以适应目前的装置的需要；(c)在不返回操作室或手术室的情况下不能矫正“屈光意外”；(d)由于固有的材料性质引起的对目前装置的几何结构的限制。相反地，可以设计SMP角膜内植入物以充分利用SMP材料的可压缩性和可形变性的益处。使用激光或者刀片在角膜内制作切口、通道、和口袋以递送角膜内植入物。当前的挑战之一是在插入这些装置时经常可以看到对角膜组织的严重损伤。需要“紧密配合”以及适当的角膜内通道以改进角膜内植入物。将角膜内植入物设计为足够小以无损伤地通过角膜切口并且进入期望的口袋内。然后，发生植入物的热机械展开和解压缩使得植入物能够安全定位。
可以使用SMP技术以及由于角膜损伤的最小化和较小的切口、通道、以及口袋的存在降低感染率来减少角膜内植入物的挤出和移位。与传统装置相比，使用SMP材料用于角膜内植入物的优点可以包括通过微创方法(例如，通过由飞秒激光制作的切口)植入装置和达到适于屈光矫正的较大装置直径的后续的形状变化的能力。另一个优点是植入后在角膜内改变SMP角膜内植入物的形状和大小的能力，例如，如果发生“屈光意外”或如果在屈光矫正过程中需要进一步改变。这可以通过构建在不同区域具有不同材料组成的角膜内植入物而实现，以为以上描述的关于SMP IOL的每个区域提供不同的Tg和折射率值。进一步的优点是能够以一种更“似橡胶的”状态植入装置，从而使对角膜的间质组织的损伤更小。
形状记忆聚合物眼内压缩和包装
图8A至图13描述了在使SMP IOL形变至用于包装和植入的压缩的形状的过程中示例性的步骤，植入时，SMP IOL将展开并且扩展以回到其具有极高度的形状固定性的永久形状。图8A和图8D描述了示例性的普通的SMP人工晶状体100。SMP IOL 100具有中心支撑襻102和从中心支撑襻102对侧对称地延伸的多个支撑襻104。每个支撑襻104可由包括与中心支撑襻102连接的肩部106、臂108、和末端110的多个部分形成。在展开过程中，支撑襻104从辊压的并且压缩的状态下展开以将末端110压在形成植入腔的组织上以确保光学部在适当的位置上。
通过注射成型一种以上所描述的制剂形成SMP IOL。在一种示例性的实施方式中，使用了80-20(tBA-PEGDMA 550)组合产生具有延伸的支撑襻104的直径为6mm的光学部102。当在模型中加热时，tBA-PEGDMA 550混合物具有极低的粘度并因此能够容易地流过并填充模具以形成直径非常小的支撑襻104。在另一个示例性的实施方式中，具有或不具有UV阻断剂BTA(0.5-1.0％)的tBA(78％)和PEGDMA 1000(22％)的组合(例如，分别为SMP106、SMP122、和SMP123)可以被用于制作光学部100。这些制剂具有相似地极低的粘度。在铸塑法成型中，模具可以被加大0.1-20％以解决这些聚合物化学品在聚合反应过程中通常发生的5-20％的体积收缩。在液体注射成型过程中，可以利用超高压(例如，＞500–40,000psi)以尽可能地使在聚合反应中的体积收缩最小化。另外，可以应用注射成型与预聚合技术的组合以进一步使在聚合反应过程中的体积收缩最小化。
在一个实施方式中，固化温度和脱模温度可以相同以避免热循环。可替代地，可以将模冷却至最佳脱模温度，在此温度下材料表现出最强的坚固性(robustness)，通常稍微(例如，8℃)低于Tg。一旦从模具中脱离，SMP IOL 100即处于其永久形状。然而，对于植入过程来说，期望降低SMP IOL 100的大小和形状因数以使其可以通过较小的切口植入。
图9A和图9B示意性地描述了在对于SMP IOL 202的形变过程中的第一步以将SMPIOL 202包装成用于储存并且最终植入的形变的形状。可以使用在其中限制纵向通道206的辊压模204来初始地辊压SMP IOL 202。将SMP IOL 202置于导向的通道上，支撑襻也横跨通道延伸。将牵拉线208与通道206平行放置并直接位于通道206上横跨SMP IOL 202，同时牵拉线208的两端与通道206的纵向中心同轴设置。随后辊压模204和SMP IOL 202被加热至大约Tg。牵拉线208上的张力增加，将牵拉线208的全部长度拉入通道206，牵拉线与通道的纵向中心同轴。牵拉线208因此将SMP IOL 202推进通道206，将SMP IOL 202沿拉线208对折，并且使SMP IOL 202形变至如图9B所示的U形202’。U形SMP IOL 202’的第一侧(在图9B中标记为“b”)从通道206中的拉线208上折过。然后，U形SMP IOL 202’的第二侧(在图9B中标记为“c”)从拉线208附近的第一侧折过。拉线208之后被移除。在一个示例性实施方式中，通道可以是1.8mm宽×2.0mm深，产生具有1.8mm×2.0mm的最大直径尺寸的SMP IOL 202’。
如图10A中所描述的，被辊压的SMP IOL 302之后被冷却至Tg以下，同时留在辊压模304内的通道306中。在模具通道内冷却SMP IOL 302将SMP IOL 302锁定为被辊压的结构。之后可以从辊压模304内的通道306中移除SMP IOL 302，并且将保持其如图10B所示的被辊压的形状。
随后将被辊压的SMP IOL 402置于如在图11中所示的用于将被辊压的SMP IOLSMP IOL 402输送通过压缩模的织物护套或者护筒404中。织物护筒404可以是一端封闭另一端敞开并且具有约被辊压的SMP IOL 402的紧密贴合的尺寸。织物护筒404可明显长于被辊压的SMP IOL 402的长度以协助将SMP IOL 402拉动通过压缩模。在一个示例性实施方式中，织物护筒404可以由丝织物制成。
图12A和图12B描述了SMP IOL 402在织物护筒404中被拉动通过压缩模502。压缩模502限制了其从入口侧504到出口侧506横向贯通延伸的钻孔508。在压缩模502内的钻孔508可被分成许多具有不同直径的部分。开放至入口侧504的入口部分510可以具有比辊压的SMP IOL 402的直径稍大的恒定的直径以使SMP IOL 402可以容易地被插入到压缩模502的钻孔508中。钻孔508的中间部分512直径从入口部分510的直径逐渐变小到较小的直径，其过渡为并且符合打开出口侧506的出口部分514的直径。继续以上描述的示例性的具体实施方式，其中辊压的SMP IOL 402的最大直径为2.0mm，入口部分510的直径w可以形成为2.0mm或稍大。中间部分512的直径之后可以从2.0mm过渡为1.5mm，并且出口部分的直径w’可以恒定为1.5mm。
如在图12A和图12B中所示，织物护筒404的敞开端从入口侧504置于钻孔508中，并且足够长以延长钻孔508的长度并且从出口侧506伸出。随后可以抓住织物护筒404的开口端以将在织物护筒404内的辊压的SMP IOL 402拉入钻孔508的入口部分510中。将压缩模502加热至高于所使用的SMP制剂的Tg直到SMP IOL 402达到高于Tg的温度并且软化。然后拉动织物护筒404通过钻孔508借此辊压的SMP IOL 402同样地被拉动通过中间部分512并且径向地压缩。然后将压缩的SMP IOL 402’留在直径减小的出口部分514中同时将压缩模和在其中的压缩的SMP IOL 402冷却至低于Tg的温度，从而将压缩的SMP IOL 402’锁定在压缩状态。一旦压缩的SMP IOL 402’被冷却至Tg以下，它就可以从压缩模502和织物护筒404中移除并且将维持具有最大直径w’的压缩的形状用于包装、储存、以及最终植入过程，如在图13中所表示的。
在一个示例性实验中，具有6mm直径光学部的SMP IOL被辊压并且被压缩至1.5mm的最终直径w’。压缩的SMP IOL被装入15口径皮下注射管。然后将管内的压缩的SMP IOL引入在体温下加热的水浴中。将杆插入到皮下注射管中以将IOL从管末端推出并且将其递送至水浴中。一旦放入水浴中，SMP IOL在大小和形状方面以大于98％的准确性膨胀并展开以回到其具有6mm直径光学部的初始形状。
在图14A至图14C中示意性地描述了用于折叠IOL的装置和方法的另一个示例性实施方式。图14A描述在SMP IOL 702的形变过程中的第一步，以将SMP IOL 702包装成用于储存并且最终植入的形变的形状。使用一对在辊压模710顶面上延伸的平行壁704形成辊压模710以限定其中的纵向通道706。通道706的底部的横截面可为弓形或者半圆形以协助折叠并且得到为最终的压缩形状的相对的圆柱形的SMP 702。将SMP IOL 702置于壁704上越过通道706，并且由也横跨通道706而延伸的支撑襻导向。随后将辊压模710和SMP IOL 702加热至大约Tg。然后可以在通道706内平行壁704之间折叠SMP IOL 702的侧边以形成与图10B中IOL 302的结构相似的辊压的形状。在一个实施方式中，可以使用镊子或钳子手工折叠SMP IOL 702。在另一个实施方式中，关于图9A和9B描述的牵拉线可用于将IOL 702压入通道706中。在一个示例性实施方式中，通道706可以是1.8mm宽×2.0mm深，产生具有1.8mm×2.0mm的最大直径尺寸的SMP IOL 702。
图14描述了形变装置的第二部件，第二压缩模720，其与辊压模710协助以进一步压缩IOL 702。在压缩模720的顶面中形成一对平行通道728，其尺寸(即长、宽、和深)与辊压模710的壁704的尺寸(即长、宽、和深)互补或稍大。如此在压缩模720的顶面中形成凹壁724，其分离并限定通道728。因此凹壁724可以因此是与辊压模710上的通道706的宽度互补或比通道706的宽度稍小。凹壁724的顶面还可以进一步限定具有弯曲或者半圆形横截面的浅槽726。压缩模720可以进一步形成有一个或多个具有入口和出口配件的流体通道722以便将压缩模720维持在或高于SMP IOL 702的Tg。
一旦在辊压模710的通道706内辊压SMP IOL 702，辊压模710即被倒转并置于压缩模720的顶部。辊压模710的壁704在压缩模720的通道728内配合。压缩模720的凹壁724延伸至辊压模710的通道706中，并且槽726在通道706内接触SMP IOL 702。然后辊压模710和压缩模720被挤压在一起，并且在以横截面的直径进行测量时，SMP IOL 702的尺寸被进一步压缩。然而，当在辊压模710和压缩模720之间径向压缩时，SMP IOL的轴向长度可稍微增加。
如在图14C中所示出的，由于在压缩模720内的平行通道728的深度略微大于在辊压模710上的平行壁704的高度，辊压模710的顶面和压缩模720的顶面形成一个界面并且停止压缩SMP IOL 702。选择槽726的深度和通道706的深度以限定通道706的底部与槽726的底部的分离距离，其与压缩的SMP IOL 702的期望的最终直径相符合。在一格示例性实验中，利用这种方法将具有6mm直径光学部的SMP IOL压缩至1.6mm的最终直径。随后可以将压缩的SMP IOL装入注射工具中用于从内递送。
在另一个示例性实施方式中，由这种技术折叠的SMP IOL可以被装入用于植入的晶状体注射器中。在一个示例性IOL放置中，可以在角膜缘用刀片或激光制作小切口并且可以将注射器的尖部插入到前房中。由于SMP IOL缓慢的展开，外科医生可以在晶状体展开过程中将支撑襻和光学部放入正确的位置以避免在完全展开后SMP IOL的外延操作。另外，可以通过较小的前囊开口(直径小至1.8mm)进行白内障取出和晶状体植入。具有较少破坏的前囊的较小囊开口会提高植入的晶状体的适应性调节能力增强，因为适应性调节的生理机能受到较少破坏。
在一个示例性实施方式中，可以将注射器尖部通过角膜切口、跨过前房放置进入较小的前囊开口。晶状体可以直接注入囊袋中，并且缓慢展开而对晶状体囊没有明显创伤。这是使用其经常导致囊撕裂的已知的快速展开的膨胀晶状体所不可能的。相似地，可以使用轻柔的压力和将支撑襻对睫状沟结构的附着将沟SMP IOL支持在睫状沟中。进一步地，使用轻柔的压力和将支撑襻对前房角结构的附着使得由前房角结构支持前房SMP IOL。相比于当前IOL材料快速的、弹性的展开过程，SMP IOL缓慢的、渐进的展开过程将显著地减少对这些组织结构的损伤。
所有提到的方向性的词语(例如最接近的、末梢的、上部的、下部的、向上的、向下的、左边的、右边的、横向的、纵向的、前边的、后边的、顶部的、底部的、以上的、以下的、垂直的、水平的、径向的、轴向的、顺时针的、逆时针的)只是用于辨认的目的来协助读者理解本发明，并且不产生限制，特别是对本发明的位置、方向、或者用途的限制。提到的连接方式(例如，附着的、偶联的、连接的、或者接合的)被宽泛地解释，并且除非另外指出，可以包括多个元素之间的中间部件以及元素间的相对运动。因此，提到的连接方式未必可以推断两个元件是直接相连的并且互相处于固定的关系中。示例性的附图仅用于例证的目的，并且在本文中随附的图中反映的尺寸、位置、顺序以及相对大小可能不同。
以上的说明书、实例以及数据提供了如在权利要求中所限定的本发明的示例性实施方式的结构和用途的完整描述。尽管上文已经以一定程度精确的细节、或者通过提及一个以上的单独的实施方式描述了要求保护的发明的多种实施方式，本领域技术人员可以对披露的具体实施方式做出多种改变而不脱离要求保护的发明的精神和范围。因此其它的实施方式是可预期的。本文意在以上说明书中所包含的以及在附图中所示出的所有内容应该被认为仅仅例证了特定的具体实施方式，并是非限制性的。可以做出细节或结构上的变化而不脱离如在权利要求中所限定的本发明的基本原理。
Claims (22)
1.一种制造眼内装置的方法，所述方法包括
提供具有Tg的形状记忆聚合物材料；
以永久眼内装置形状成型所述形状记忆聚合物材料；
在高于Tg的温度下机械压缩所述眼内装置以将所述眼内装置形变至较小的体积；和
将所述仍处于压缩状态的形变的眼内装置冷却至低于Tg的温度从而制造具有使得能够通过2mm以下的切口插入的递送外形的稳定形变的眼内装置；
其中，所述形状记忆聚合物材料选自由以下各项组成的组：
(a).包含丙烯酸叔丁基酯(tBA)单体和双酚A丙氧化二丙烯酸酯(BPA-P)交联聚合物的形状记忆聚合物材料；
(b).包含丙烯酸叔丁基酯(tBA)单体和10wt％至50wt％的二甲基丙烯酸聚(乙二醇)酯交联聚合物的形状记忆聚合物材料，所述交联聚合物具有在500至2000之间的、包含端点的分子量；
(c).包含丙烯酸叔丁基酯(tBA)单体和10wt％至50wt％的二丙烯酸聚(乙二醇)酯交联聚合物的形状记忆聚合物材料，所述交联聚合物具有在500至2000之间的、包含端点的分子量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述成型操作进一步包括将所述形状记忆聚合物材料铸塑成型为所述永久眼内装置形状。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括将模具扩大所述永久眼内装置形状的期望的最终尺寸的0.1-20％以解决在所述铸塑成型操作中所述形状记忆聚合物材料的聚合过程期间可能发生的体积收缩。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述成型操作进一步包括将所述形状记忆聚合物材料液体注射成型为所述永久眼内装置形状。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括在所述液体注射成型操作期间利用超高压以使在聚合过程中的体积收缩最小化。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述成型操作进一步包括将所述形状记忆聚合物材料冷冻车削为所述永久眼内装置形状。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，配置所述形变的眼内装置的递送外形以配合在小于或等于1.8mm宽的切口内。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括
在高于所述形状记忆聚合物材料的Tg的温度下辊压所述眼内装置；
将仍为辊压形状的被辊压的所述眼内装置冷却至低于Tg的温度从而产生稳定的被辊压的眼内装置；和
将所述眼内装置机械压缩至小于或等于1.8mm的直径。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括
在高于所述形状记忆聚合物材料的Tg的温度下辊压所述眼内装置；和
在模具中将所述眼内装置径向压缩至小于或等于1.8mm的直径同时保持所述温度高于Tg。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括包装所述形变的眼内装置用于在室温或高于室温下储存。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述眼内装置是人工晶状体。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述眼内装置是眼内植入物。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述形状记忆聚合物材料包含丙烯酸叔丁基酯(tBA)单体、丙烯酸异丁基酯单体、丙烯酸丁基酯单体和二甲基丙烯酸聚(乙二醇)酯和/或二丙烯酸聚(乙二醇)酯交联单体，所述交联聚合物具有在500至2000之间的、包含端点的分子量。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述形状记忆聚合物材料的Tg在10℃至60℃之间。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述形状记忆聚合物材料的Tg高于或等于人类体温。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，在对外部刺激反应之时，一旦被植入和重新成型，所述眼内装置表现出从所述形变的眼内装置的大于98％的形状恢复率。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述外部刺激是高于Tg的热。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，Tg等于37℃。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述外部刺激是紫外线照射。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，对所述外部刺激的所述反应被延时上达至600秒。
21.根据权利要求16所述的方法，其中，所述反应在3到25秒内起始。
22.根据权利要求1所述的方法，其中，所述形状记忆聚合物材料包含彩色添加剂。
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