CN107793579B - 一种水凝胶及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水凝胶，包含以下重量份的制备原料：甲基丙烯酸羟乙酯10～80份、交联剂1～20份、水10～80份和反应引发物0.042～36份；所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯和异氰脲酸三烯丙酯中的至少一种；所述反应引发物为热引发剂和催化剂的混合物或光引发剂。本发明所述水凝胶亲水性能好，具有较强的力学性能，在人体内有较好的生物相容性和稳定性。本发明还提供了一种含有本发明所述水凝胶的人工鼻泪管。本发明所述人工鼻泪管具有较高的泪液引导效率，较好的生物相容性和稳定性，能获得更长的植入周期，长期置入也不容易引起排斥和炎症反应；可吸水膨胀，能达到自固定效果；植入方式简单，易操作。

Description

一种水凝胶及其应用
技术领域
本发明涉及一种高分子材料，具体涉及一种水凝胶及其应用。
背景技术
鼻泪管是眼泪从眼睛排入鼻腔的两个管道，位于骨性官腔内的称为骨内部，约12.4mm，位于鼻腔外侧壁粘膜内的称为鼻内部，长约5.32mm。溢泪是常见的一种较常见的眼病，因鼻泪管狭窄或阻塞，致使泪液滞留于泪囊之内引起的多发病，该疾病患者长期流泪，严重影响患者的生活质量。目前治疗此类疾病的传统的治疗手段主要是泪道探通术跟泪囊鼻腔吻合术，但该类手术不仅操作复杂，损伤严重，还容易导致术后遗留疤痕。针对现有手术方法的不足，有人提出了人工鼻泪管植入术。经由鼻腔逆行扩张将支架植入泪囊及鼻泪管，不改变泪道原有解剖通道，损伤小，手术适应性广。
目前常见的人工鼻泪管支架主要是由以下材料制作而成：(1)金属材料：多由合金制成，支撑作用较好，但硬度高不易弯曲变形，管腔堵塞率高，并发症多，目前已经很少用；(2)玻璃：支撑作用较好，但异物感明显；(3)医用硅橡胶：理化性质稳定、无毒、无排斥反应；但由于硅胶质地较软，易被先天细小的鼻泪管挤压而变窄，影响疗效；(4)聚氨基甲酸乙酯：硬度适中支撑作用较好，但生物相容性较差，长期置入容易诱发机体排斥反应和慢性炎症。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种水凝胶及其应用。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种水凝胶，包含以下重量份的制备原料：
甲基丙烯酸羟乙酯10～80份、交联剂1～20份、水10～80份和反应引发物0.042～36份；
所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯和异氰脲酸三烯丙酯中的至少一种；所述反应引发物为热引发剂和催化剂的混合物或光引发剂。
本发明用甲基丙烯酸羟基乙酯(HEMA)作为基材，制得一种水凝胶，所述水凝胶具有以下优点：(1)在人体内有较好的生物相容性和稳定性；(2)亲水性佳，拥有良好的吸水性能；(3)具有较强的力学性能；(4)侧链中带有羟基，能够方便改性，聚合条件简单。
优选地，所述热引发剂和催化剂的重量之比为：热引发剂：催化剂＝1:2。
当热引发剂和催化剂采用上述配比时，制得的水凝胶的吸水性和性能较佳。
优选地，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基苯丙酮和/或2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；所述热引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰和过硫酸铵中的至少一种。
优选地，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基苯丙酮；所述热引发剂为过硫酸铵。优选地，所述催化剂为N,N,N',N'-四甲基乙二胺。
优选地，所述水凝胶包含以下重量份的制备原料：甲基丙烯酸羟乙酯30～60份、聚乙二醇二丙烯酸酯1～20份、水30～60份、过硫酸铵0.93～11.2份和催化剂0.93～11.2份。
采用上述配方制得的水凝胶的吸水性能和力学性能较佳。
更优选地，所述水凝胶包含以下重量份的制备原料：甲基丙烯酸羟乙酯40份、聚乙二醇二丙烯酸酯20份、水40份、过硫酸铵5份和催化剂10份。
采用上述配方制得的水凝胶吸水性能和力学性能最佳。
本发明的另一目的在于提供一种包含上述水凝胶的人工鼻泪管。
选用本发明所述水凝胶材料制备而成的人工鼻泪管，具有以下优点：(1)本发明所述水凝胶亲水性好，具有较高的泪液引导效率；(2)、具有较好的生物相容性和稳定性，能获得更长的植入周期，长期置入也不容易引起排斥和炎症反应；(3)、可吸水膨胀，能达到自固定效果；(4)植入方式简单，易操作。本发明所述水凝胶材料制备而成的人工鼻泪管的吸水厚度膨胀率为1.5～2。在治疗过程中，医生将人工鼻泪管导入人体鼻泪管内，人工鼻泪管吸水膨胀，填充人体的鼻泪管，达到自固定的效果，所述人工鼻泪管在人体的鼻泪管内的固定效果好，吸水膨胀后不容易脱落。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种水凝胶，本发明所述水凝胶亲水性能好，具有较强的力学性能，在人体内有较好的生物相容性和稳定性。本发明还提供了一种含有本发明所述水凝胶的人工鼻泪管。含有本发明所述水凝胶的人工鼻泪管能具有较高的泪液引导效率，较好的生物相容性和稳定性，能获得更长的植入周期，长期置入也不容易引起排斥和炎症反应；可吸水膨胀，能达到自固定效果；植入方式简单，易操作。
附图说明
图1为实施例1～9所述人工鼻泪管的溶胀性能测试结果。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明所述水凝胶一种实施例，包含以下重量份的制备原料：甲基丙烯酸羟乙酯40份、交联剂20份、水40份、热引发剂5份和催化剂10份；
其中，所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯，所述热引发剂为偶氮二异丁腈，所述催化剂为N,N,N',N'-四甲基乙二胺。
一种包含本实施例所述水凝胶的人工鼻泪管。
实施例2
本发明所述水凝胶一种实施例，本实施例所述水凝胶与实施例1的不同之处仅在于热引发剂和催化剂的比不同，本实施例所述水凝胶包含以下重量份的制备原料：甲基丙烯酸羟乙酯40份、交联剂20份、水40份、热引发剂5份和催化剂5份；
其中，所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯，所述热引发剂为偶氮二异丁腈，所述催化剂为N,N,N',N'-四甲基乙二胺。
一种包含本实施例所述水凝胶的人工鼻泪管。
实施例3
本发明所述水凝胶一种实施例，本实施例所述水凝胶与实施例1的不同之处仅在于热引发剂和催化剂的比不同，本实施例所述水凝胶包含以下重量份的制备原料：甲基丙烯酸羟乙酯40份、交联剂20份、水40份、热引发剂5份和催化剂15份；
其中，所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯，所述热引发剂为偶氮二异丁腈，所述催化剂为N,N,N',N'-四甲基乙二胺。
一种包含本实施例所述水凝胶的人工鼻泪管。
实施例4
本发明所述水凝胶一种实施例，包含以下重量份的制备原料：甲基丙烯酸羟乙酯40份、交联剂30份、水40份、热引发剂5份和催化剂5份；
其中，所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯，所述热引发剂为偶氮二异丁腈，所述催化剂为N,N,N',N'-四甲基乙二胺。
一种包含本实施例所述水凝胶的人工鼻泪管。
实施例5
本发明所述水凝胶一种实施例，包含以下重量份的制备原料：甲基丙烯酸羟乙酯40份、交联剂20份、水30份、光引发剂11份；
其中，所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基苯丙酮。
一种包含本实施例所述水凝胶的人工鼻泪管。
实施例6
本发明所述水凝胶一种实施例，包含以下重量份的制备原料：甲基丙烯酸羟乙酯40份、交联剂20份、水30份、光引发剂11份；
其中，所述交联剂为异氰脲酸三烯丙酯，所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。
一种包含本实施例所述水凝胶的人工鼻泪管。
实施例7
本发明所述水凝胶一种实施例，包含以下重量份的制备原料：甲基丙烯酸羟乙酯10份、交联剂1份、水10份和光引发剂0.042份；
其中，所述交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯，所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。
一种包含本实施例所述水凝胶的人工鼻泪管。
实施例8
本发明所述水凝胶一种实施例，包含以下重量份的制备原料：甲基丙烯酸羟乙酯80份、交联剂10份、水10份、热引发剂10份和催化剂10份；
其中，所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯，所述热引发剂为过氧化苯甲酰，所述催化剂为N,N,N',N'-四甲基乙二胺。
一种包含本实施例所述水凝胶的人工鼻泪管。
实施例9
本发明所述水凝胶一种实施例，包含以下重量份的制备原料：甲基丙烯酸羟乙酯10份、交联剂10份、水80份、热引发剂3份和催化剂3份；
其中，所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯，所述热引发剂为偶氮二异丁腈，所述催化剂为N,N,N',N'-四甲基乙二胺。
一种包含本实施例所述水凝胶的人工鼻泪管。
实施例10
随机抽取100支实施例1、4、5中的人工鼻泪管进行细胞毒性测试，实施例1、4、5分别作为试验组1～3，测试过程为：按照125mg/L的比例标准，称量1、4、5水凝胶样品125mg放置于EP管内，用蒸馏水溶胀过夜；第二天吸干EP管内的蒸馏水，将水凝胶进行高压灭菌1.5h后，在烘箱烘干；同时称量0.007g的丙烯酰胺(0.7％的丙烯酰胺)放置于EP管内；在超净工作台中都加入1mL的DMEM培养液浸泡，封口膜包好，立于小青瓶中，放入培养箱中孵育48h；取对数生长期的人永生化表皮细胞(Hacat)，用胰酶消化，细胞计数，制成细胞密度为7×104cell/mL的细胞悬液，接种于96孔板，为200μL/孔；于培养箱中培养24h后，弃去原培养液，空白对照组用新鲜DMEM培养液交换，阳性对照组用0.7％的丙烯酰胺交换，实验组加入水凝胶的浸提液，为200μL/孔；于培养箱培养48h后，取出板，加入20μL/孔的MTT，继续培养4-6h；然后弃去孔内液体，加入150μL/孔的DMSO，振荡10min，用酶标仪检测在490nm波长下检测光吸收值(OD)，取四孔平均值，细胞相对增值率(relative growth rate，RGR)＝(试验组吸光值/对照组吸光值)×100％。
将细胞相对增值率转换为六级反应来评价样品的细胞毒性程度，评价标准见表1：
表1反应分级标准
Figure BDA0001450157410000061
注：0级或者1级反应，表明材料样品没有毒性；2级反应，需要采用显微镜观察细胞形态，结合细胞形态的变化，来判断材料样品对细胞有无毒性；3级或以上级别的反应，说明材料样品对细胞有毒性。
细胞毒性测试结果见表2。
表2细胞毒性测试结果
组别 1 2 3 和 平均值 校正值 RGR RGR％ 分级
试验组1 2.148 2.367 2.407 6.922 2.307 1.544 1.0510 105.10％ 1
试验组2 2.066 1.875 1.858 5.799 1.933 1.170 0.8806 88.06％ 1
试验组3 2.212 1.698 1.958 5.85 1.95 1.187 0.8883 88.88％ 1
对照组 2.275 2.163 2.148 6.586 2.195 1.432 / / /
空白组 0.732 0.787 0.769 2.288 0.763 0 / / /
从表2的结果可以看出，RGR均在80％以上，说明本发明所述水凝胶制备而成的人工鼻泪管无毒性。
实施例11
将厚度相同的实施例1～9所述人工鼻泪管进行溶胀性能测试，测试结果见图1。
从图1可以看出，本发明所述人工鼻泪管可以吸水膨胀，吸水厚度膨胀率为1.5～2，膨胀后不易脱落，达到自固定的效果，其中实施例1的吸水厚度膨胀率最高；从实施例1～3的吸水厚度膨胀率可以看出，热引发剂和催化剂的重量比为1:2时，吸水厚度膨胀率更高；从实施例5和实施例6的吸水厚度膨胀率可以看出，光催化剂为2-羟基-2-甲基苯丙酮时，吸水膨胀效果更好。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (2)

1.一种水凝胶，其特征在于，包含以下重量份的制备原料：甲基丙烯酸羟乙酯40份、交联剂20份、水40份、热引发剂5份和催化剂10份；
或甲基丙烯酸羟乙酯40份、交联剂20份、水40份、热引发剂5份和催化剂5份；
或甲基丙烯酸羟乙酯40份、交联剂20份、水40份、热引发剂5份和催化剂15份；
其中，所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯，所述热引发剂为偶氮二异丁腈，所述催化剂为N,N,N',N'-四甲基乙二胺。
2.一种包含权利要求1所述水凝胶的人工鼻泪管。
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