CN109820621A - 一种复合型人工角膜及其制备方法 - Google Patents
一种复合型人工角膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109820621A CN109820621A CN201910154284.2A CN201910154284A CN109820621A CN 109820621 A CN109820621 A CN 109820621A CN 201910154284 A CN201910154284 A CN 201910154284A CN 109820621 A CN109820621 A CN 109820621A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cornea
- methyl
- artificial cornea
- composite artificial
- acrylate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
一种复合型人工角膜，其包括由高分子制备的中央光学区和由脱细胞基质制备的角膜环形区，其中，在中央光学区和角膜环形区之间的过渡区形成互穿网络，本发明的一体式复合型人工角膜抗拉强度高、生物相容性好，并且易于与组织融合。
Description
技术领域
本发明属生物医学工程领域，具体涉及一种复合型人工角膜及其制备方法。
背景技术
角膜移植是治疗角膜盲的唯一有效方法。目前常用的广义人工角膜主要分二类：高分子与金属等材料制作的狭义人工角膜和利用胶原蛋白、脱细胞基质等生物来源材料制作的生物人工角膜。狭义人工角膜最大的优势是光学性能佳，一般中央部分由聚甲基丙烯酸甲酯或石英玻璃等光学透明材料制成。存在的最大问题是：术后镜柱的前后膜，影响视力，和人工角膜不能与病人角膜愈合，造成人工角膜脱出、结合边缘漏水和眼内感染等并发症。前者需要反复手术，去除前后膜，后者往往联合移植牙齿、软骨、筋膜等等组织协助，仍不能很好愈合，且若使用患者自体材料，会给患者带来额外损伤，若使用同种异体材料，则可能发生免疫排斥反应等并发症。脱细胞角膜基质等生物人工角膜最大的优势是与患者角膜愈合好，但是存在术后透明度差、人工角膜消化融解和适应症窄的不足。
专利CN103830021B公开的人工角膜光学功能区与支撑区相互结合，其接合部为相互交织融合的一体式过渡结构，角膜体光学功能区由具有良好生物相容性和透光性的聚羟乙基丙烯酸甲酯水凝胶制成，支撑区由经丝素纤维均匀增强的pHEMA多孔支架制成，两者之间自然一体化连接。但是，受体组织和pHEMA多孔环形区材料结合的部分仍然不佳，角膜基质发生融解的概率高，严重时造成人工角膜脱出，导致手术的失败，且生物力学强度不足以满足抵抗青光眼造成的特高眼压。
专利CN109157305A公开了一种复合型人工角膜，其包括由聚甲基丙烯酸羟乙酯制备的中心光学镜柱、由脱细胞基质水凝胶制备的角膜裙边结构、以及连接所述中心光学镜柱和所述角膜裙边结构的中间夹层网格支架，其中所述角膜裙边结构中设置有粘附生长了细胞的神经细胞支架层和角膜基质细胞支架层。但是，这种人工角膜由三部分组合而成，工艺过程复杂，组织结构繁杂，各材料之间缺乏充分的结合作用，易造成植入后的材料解离或与受体组织难以愈合的问题，特别是结合部的强度不够。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，提供一种一体式复合型人工角膜。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种复合型人工角膜，包括由高分子制备的中央光学区和由脱细胞基质制备的角膜环形区，其中，在中央光学区和环形区之间的过渡区形成互穿网络。
上文使用的“互穿网络”，即聚合物互穿网络(IPNs)，按照本领域公认的含义理解，互穿聚合物网络是由两种或多种各自交联和相互穿透的聚合物网络组成的高分子共混物。大部分聚合物的结合物会形成互不相溶的两相，这些聚合物共混时会产生非常低的共混熵，所以聚合物共混在普通情况下会产生相分离。而通过形成互穿聚合物网络结构这种形式，通过动力学使两种聚合物之间具有强迫互溶性，从而会使相间具有协同作用。同时聚合物网络之间的相互纠缠又再次阻止了体系的相分离，稳定了相形态，提高了连接处的力学强度。在此过程中两个聚合物网络之间没有形成真正的共价键，而是形成了分子拓扑结构的相互交缠或相对较弱的分子间相互作用，并不会失去各自原有的特性。
本申请发明人经过研究发现，利用高分子材料的原位聚合，可与天然组织来源的脱细胞基质形成稳定的互穿网络，不仅将高分子材料与脱细胞基质两个部分有机且稳定地整合在一起，而且提高了连接处的力学强度，避免人工角膜结构的分离和崩解。
进一步地，
本发明中，脱细胞基质采用脱细胞组织基质或者脱细胞组织基质处理后的脱细胞基质粉末、脱细胞水凝胶中的一种。
进一步地，
所述由高分子制备的中央光学区优选在一定条件下由液体单体缓慢聚合固化成型，其采用透光率较高的材料。
进一步地，
本发明中，由脱细胞基质制备的角膜环形区具有相互连通的孔隙结构，其孔径优选范围为10-200μm，孔隙率优选范围占总体积比例为20％-80％。
所述孔隙结构通过冷冻干燥处理、压力骤变、激光打孔中的一种技术或多种技术结合获得。
孔隙结构的设计除了有利于中央光学区和角膜环形区的互相嵌合，还有利于细胞在孔隙结构中的生长、迁移和分化，促进材料与机体的生物学愈合。不同材料的选择和配方设计不仅可控制孔隙大小，还可得到不同的功能和性质，孔隙结构的设计在本领域具有公知的技术手段，本领域技术人员可以结合实际需求进行选择。
上文中使用的“压力骤变”，是指通过压力骤变导致气化膨胀来提高孔隙率。
进一步地，
本发明中，由高分子制备的中央光学区是由含有丙烯酸酯类官能团或丙烯酰胺类官能团或乙烯基类官能团的单体通过聚合反应制备得到。
上文使用的“聚合反应”，按本领域的常规知识理解，是指将单体或其溶液中加入引发剂(和催化剂)在溶液状态下进行的聚合反应。
本发明中，聚合反应可以采用多种聚合方式，包括氧化还原聚合、热聚合和光聚合。其中，所述氧化还原引发聚合在常温下通过化学自由基引发反应，所述热聚合通过加热引发热引发剂产生自由基，从而引发单体聚合成水凝胶，所述光聚合可以采用可见光聚合或紫外光聚合。
本发明中，聚合反应可以采用交联剂、引发剂、催化剂、致孔剂的一种或多种，在本领域具有公知的技术手段，本领域技术人员可以结合实际需求对组分以及配比进行选择。
本发明中，所述含有丙烯酸酯类官能团或丙烯酰胺类官能团或乙烯基类官能团的单体是甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟乙酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸四氢呋喃酯，(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯和(甲基)丙烯酸月桂酯、八氟戊基甲基丙烯酸酯、全氟辛基甲基丙烯酸酯、甲基丙酰氧丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷中的一种或多种。
进一步地，
所述由高分子制备的中央光学区还可以通过模具浇筑成型、纤维直写或3D打印等技术制备而成。
进一步地，
本发明提供一种复合型人工角膜的制备方法，其包括以下步骤：一种复合型人工角膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将脱细胞基质材料放入特定尺寸的模具中的指定区域，放置好上下模具，施加适当的压力制得人工角膜支架；
(2)在步骤(1)制得的人工角膜支架中央部位按照设计要求打一个直径2-8mm中心孔，并置于角膜成型模具中，在该中心孔中滴加制备中央光学区的溶液，闭合模具，利用中央光学区制备溶液的聚合反应，使得中央光学区和角膜环形区之间的过渡区形成互穿网络；
(3)步骤(2)制得的人工角膜，用去离子水充分浸泡以去除材料中的残留单体，并使材料充分水合，然后加工，最终制得一体式复合型人工角膜。
进一步地，
制备方法中，中央光学区的制备溶液中适量滴加引发剂和交联剂以促进发生聚合发应。
制备方法中，中央光学区和角膜环形区之间的过渡区为合成一体的稳定结构。
制备方法中，步骤(3)的浸泡时间优选48h以上。
制备方法中，步骤(3)的加工包括将人工角膜按照角膜尺寸修剪，清洗后灭菌包装。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述制备方法制得的一体式复合型人工角膜材料抗拉强度高，且柔韧性好、抗撕拉、有利于手术缝合，完全可满足实际需求；
(2)本发明中，所述复合型人工角膜环形区使用的脱细胞基质材料来源于动物组织或器官，生物相容性好，并且易于与组织融合，大大有利于受体角膜组织的细胞长入复合型人工角膜长入环形区的孔隙中，形成类组织，达到真正的生物学愈合，从而解决角膜基质融解，角膜脱出，房水渗漏等并发症问题；
(3)专利CN103830021B公开的人工角膜的光学区与支撑区材料均为pHEMA材料，其作为角膜体光学功能区具有良好的生物相容性和透光性，但其支撑区的pHEMA多孔支架和受体组织接触的部分细胞并不能充分的长入，更不能为可能长入的细胞提供赖以增殖的营养，没有细胞的良好长入，受体组织和pHEMA多孔环形区材料结合的部分膜基质发生融解的概率很高，严重时造成人工角膜脱出，导致手术的失败。而本发明的角膜环形区为脱细胞基质材料，易于与组织融合，角膜细胞可以很好的长入材料中，从而使角膜环形区和受体组织有紧密的连结，从而最大限度地避免并发症的产生。
专利CN109157305A公开的人工角膜由中心光学镜柱、由脱细胞基质水凝胶制备的角膜裙边结构、以及连接所述中心光学镜柱和所述角膜裙边结构的中间夹层网格支架三部分组合而成，工艺过程复杂，组织结构繁杂，各材料之间缺乏充分的结合作用，易造成植入后的材料解离或与受体组织难以愈合的问题。而本发明的复合型人工角膜为一体式结构，不存在装置各部分渗漏房水的情况，且角膜裙边为多孔脱细胞基质材料，角膜细胞可以很好的长入材料中，从而使人工角膜和受体组织有紧密的连结，避免房水渗漏的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为复合型人工角膜的结构示意图。
具体实施方式
现在参考图1，其示出了根据具体实施方式构造和操作的复合型人工角膜，其包括由高分子制备的中央光学区和由脱细胞基质制备的角膜环形区，其中，在中央光学区和角膜环形区的过渡区形成互穿网络。上述复合型人工角膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将脱细胞基质材料放入特定尺寸的模具中的指定区域，放置好上下模具，施加适当的压力制得人工角膜支架；
(2)在步骤(1)制得的人工角膜支架中央部位按照设计要求打一个直径2-8mm中心孔，并置于角膜成型模具中，在该中心孔中滴加制备中央光学区的溶液，闭合模具，利用中央光学区制备溶液的聚合反应，在中央光学区和角膜环形区之间的过渡区形成互穿网络；
(3)步骤(2)制得的人工角膜，用去离子水充分浸泡以去除材料中的残留单体，并使材料充分水合，然后加工，最终制得一体式复合型人工角膜。
在一些实施例中，由高分子制备的中央光学区是由含有丙烯酸酯类官能团或丙烯酰胺类官能团或乙烯基类官能团的单体通过聚合反应制备得到。聚合反应，是指将单体或其溶液加入引发剂(和催化剂)在溶液状态下进行的聚合反应。
在一些实施例中，聚合反应可以采用引发剂、催化剂、交联剂、致孔剂的一种或多种，在本领域具有公知的技术手段，本领域技术人员可以结合实际需求对组分以及配比进行选择，通过选择不同组分以及比例可以得到所需性质的中央光学区。
在一些实施例中，所述含有丙烯酸酯类官能团或丙烯酰胺类官能团或乙烯基类官能团的单体是甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟乙酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸四氢呋喃酯，(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯和(甲基)丙烯酸月桂酯、八氟戊基甲基丙烯酸酯、全氟辛基甲基丙烯酸酯、甲基丙酰氧丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷中的一种或多种。
在一些实施例中，脱细胞基质采用正常脱细胞组织基质或者由正常脱细胞组织基质处理后的脱细胞基质粉末、脱细胞水凝胶中的一种。
在一些实施例中，制备中央光学区的组分及其体积配比为按照浓度为99％无水级的甲基丙烯酸2-羟乙酯：水：质量分数为10％的过硫酸铵水溶液、二甲基丙烯酸乙二醇酯＝60-100：0-40:0.1-10：0.1-15。
下面列举特别优选的实施例。以下优选的实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，例如制备中央光学区的单体不局限于甲基丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸甲酯等；尽管参照下述优选实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对下列各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
实施例1
一种复合型人工角膜的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将冷冻干燥处理过的脱细胞基质材料放入直径9mm的圆形模具中的指定区域，放置好上下模具，施加压力制得人工角膜支架；
(2)在步骤(1)制得的人工角膜支架中央部位按照设计要求打一个直径7mm中心孔，并置于角膜成型模具中，在该中心孔中滴加制备聚甲基丙烯酸2-羟乙酯的溶液，闭合模具，利用甲基丙烯酸2-羟乙酯单体与水、引发剂的聚合反应，使得中央光学区和角膜环形区之间的过渡区形成互穿网络；
(3)步骤(2)制得的人工角膜，用去离子水充分浸泡96小时以去除材料中的残留单体，并使材料充分水合，然后将人工角膜按照角膜尺寸修剪，清洗后灭菌包装，即制得一体式复合型人工角膜。
上述方法制备获得的复合型人工角膜光学中央光学区和角膜环形区之间的过渡区为融合成一体的稳定结构，过渡区牢固。
拉伸试验的结果显示，采用上述方法制备出的一体式复合型人工角膜材料，中央光学区的抗拉强度范围是2.5-8MPa、嵌合区的抗拉强度范围是4-15MPa、环形区的抗拉强度范围是2-8MPa，环形区中的规则多孔结构允许周围宿主细胞、神经及血管的长入，使得人工角膜和受体组织有紧密的连结，从而避免并发症的产生。
实施例2
一种复合型人工角膜的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将冷冻干燥处理过的脱细胞基质材料放入直径9mm的圆形模具中的指定区域，放置好上下模具，施加压力制得人工角膜支架；
(2)在步骤(1)制得的人工角膜支架中央部位按照设计要求打一个直径8mm中心孔，并置于角膜成型模具中，在该中心孔中滴加制备聚丙烯酸甲酯的溶液，闭合模具，利用(甲基)丙烯酸甲酯单体与水、引发剂的聚合反应，使得中央光学区和角膜环形区之间的过渡区形成互穿网络；
(3)步骤(2)制得的人工角膜，用去离子水充分浸泡48小时以去除材料中的残留单体，并使材料充分水合，然后将人工角膜按照角膜尺寸修剪，清洗后灭菌包装，即制得一体式复合型人工角膜。
上述方法制备获得的复合型人工角膜光学中央光学区和角膜环形区之间的过渡区为融合成一体的稳定结构，过渡区牢固。
拉伸试验的结果显示，采用上述方法制备出的一体式复合型人工角膜材料，中央光学区的抗拉强度范围是40-60MPa、嵌合区的抗拉强度范围是4-10MPa、环形区的抗拉强度范围是2-8MPa，环形区中的规则多孔结构允许周围宿主细胞、神经及血管的长入，使得人工角膜和受体组织有紧密的连结，从而避免并发症的产生。
实施例3
一种复合型人工角膜的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将激光打孔后的脱细胞组织基质材料放入直径9mm的圆形模具中的指定区域，放置好上下模具，施加压力制得人工角膜支架；
(2)在步骤(1)制得的人工角膜支架中央部位按照设计要求打一个直径8mm中心孔，并置于角膜成型模具中，在该中心孔中滴加制备聚甲基丙烯酸2-羟乙酯的溶液，闭合模具，利用甲基丙烯酸2-羟乙酯单体与水、引发剂的聚合反应，使得中央光学区和角膜环形区之间的过渡区形成互穿网络；
(3)步骤(2)制得的人工角膜，用去离子水充分浸泡56小时以去除材料中的残留单体，并使材料充分水合，然后将人工角膜按照角膜尺寸修剪，清洗后灭菌包装，即制得一体式复合型人工角膜。
上述方法制备获得的复合型人工角膜光学中央光学区和角膜环形区之间的过渡区为融合成一体的稳定结构，过渡区牢固。
拉伸试验的结果显示，采用上述方法制备出的一体式复合型人工角膜材料，中央光学区的抗拉强度范围是2.5-8MPa、嵌合区的抗拉强度范围是3-10MPa、环形区的抗拉强度范围是1-6MPa，环形区中的规则多孔结构允许周围宿主细胞、神经及血管的长入，使得人工角膜和受体组织有紧密的连结，从而避免并发症的产生。
实施例4
一种复合型人工角膜的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将正常的脱细胞组织基质材料放入直径9mm的圆形模具中的指定区域，放置好上下模具，施加压力制得人工角膜支架；
(2)在步骤(1)制得的人工角膜支架中央部位按照设计要求打一个直径8mm中心孔，并置于角膜成型模具中，在该中心孔中滴加制备聚甲基丙烯酸2-羟乙酯的溶液，闭合模具，利用甲基丙烯酸2-羟乙酯单体与水、引发剂的聚合反应，使得中央光学区和角膜环形区之间的过渡区形成互穿网络；
(3)步骤(2)制得的人工角膜，用去离子水充分浸泡56小时以去除材料中的残留单体，并使材料充分水合，然后将人工角膜按照角膜尺寸修剪，清洗后灭菌包装，即制得一体式复合型人工角膜。
上述方法制备获得的复合型人工角膜光学中央光学区和角膜环形区之间的过渡区为融合成一体的稳定结构，过渡区牢固。
拉伸试验的结果显示，采用上述方法制备出的一体式复合型人工角膜材料，中央光学区的抗拉强度范围是2.5-8MPa、嵌合区的抗拉强度范围是3-10MPa、环形区的抗拉强度范围是1.5-7MPa，环形区中的规则多孔结构允许周围宿主细胞、神经及血管的长入，使得人工角膜和受体组织有紧密的连结，从而避免并发症的产生。
实施例5
一种复合型人工角膜的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将冷冻干燥处理过的脱细胞基质材料放入直径9mm的圆形模具中的指定区域，放置好上下模具，施加压力制得人工角膜支架；
(2)在步骤(1)制得的人工角膜支架中央部位按照设计要求打一个直径8mm中心孔，并置于角膜成型模具中，在该中心孔中滴加制备聚全氟辛基甲基丙烯酸酯的溶液，闭合模具，利用全氟辛基甲基丙烯酸酯溶液与引发剂的聚合反应，使得中央光学区和角膜环形区之间的过渡区形成互穿网络；
(3)步骤(2)制得的人工角膜，用去离子水充分浸泡56小时以去除材料中的残留单体，并使材料充分水合，然后将人工角膜按照角膜尺寸修剪，清洗后灭菌包装，即制得一体式复合型人工角膜。
上述方法制备获得的复合型人工角膜光学中央光学区和角膜环形区之间的过渡区为融合成一体的稳定结构，过渡区牢固。
拉伸试验的结果显示，采用上述方法制备出的一体式复合型人工角膜材料，中央光学区的抗拉强度范围是4-10MPa、嵌合区的抗拉强度范围是2-7MPa、环形区的抗拉强度范围是2-8MPa，环形区中的规则多孔结构允许周围宿主细胞、神经及血管的长入，使得人工角膜和受体组织有紧密的连结，从而避免并发症的产生。
实施例6
一种复合型人工角膜的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将冷冻干燥处理过的脱细胞基质材料放入直径9mm的圆形模具中的指定区域，放置好上下模具，施加压力制得人工角膜支架；
(2)在步骤(1)制得的人工角膜支架中央部位按照设计要求打一个直径8mm中心孔，并置于角膜成型模具中，在该中心孔中滴加用于制备甲基丙烯酸2-羟乙酯与N-乙烯基-2-吡咯烷酮的共聚物的溶液，闭合模具，利用甲基丙烯酸2-羟乙酯单体、N-乙烯基-2-吡咯烷酮单体与引发剂的聚合反应，使得中央光学区和角膜环形区之间的过渡区形成互穿网络；
(3)步骤(2)制得的人工角膜，用去离子水充分浸泡70小时以去除材料中的残留单体，并使材料充分水合，然后将人工角膜按照角膜尺寸修剪，清洗后灭菌包装，即制得一体式复合型人工角膜。
上述方法制备获得的复合型人工角膜光学中央光学区和角膜环形区之间的过渡区为融合成一体的稳定结构，过渡区牢固。
拉伸试验的结果显示，采用上述方法制备出的一体式复合型人工角膜材料，中央光学区的抗拉强度范围是3-7.5MPa、嵌合区的抗拉强度范围是3.5-9MPa、环形区的抗拉强度范围是2-8MPa，环形区中的规则多孔结构允许周围宿主细胞、神经及血管的长入，使得人工角膜和受体组织有紧密的连结，从而避免并发症的产生。
实施例7
一种复合型人工角膜的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将冷冻干燥处理过的脱细胞基质材料放入直径9mm的圆形模具中的指定区域，放置好上下模具，施加压力制得人工角膜支架；
(2)在步骤(1)制得的人工角膜支架中央部位按照设计要求打一个直径5mm中心孔，并置于角膜成型模具中，在该中心孔中滴加用于制备(甲基)丙烯酸甲酯和N,N-二甲基丙烯酰胺的共聚物的溶液，闭合模具，利用(甲基)丙烯酸甲酯单体、N,N-二甲基丙烯酰胺单体与引发剂的聚合反应，使得中央光学区和角膜环形区之间的过渡区形成互穿网络；
(3)步骤(2)制得的人工角膜，用去离子水充分浸泡80小时以去除材料中的残留单体，并使材料充分水合，然后将人工角膜按照角膜尺寸修剪，清洗后灭菌包装，即制得一体式复合型人工角膜。
上述方法制备获得的复合型人工角膜光学中央光学区和角膜环形区之间的过渡区为融合成一体的稳定结构，过渡区牢固。
拉伸试验的结果显示，采用上述方法制备出的一体式复合型人工角膜材料，中央光学区的抗拉强度范围是2-20MPa、嵌合区的抗拉强度范围是3.5-10MPa、环形区的抗拉强度范围是2-8MPa，环形区中的规则多孔结构允许周围宿主细胞、神经及血管的长入，使得人工角膜和受体组织有紧密的连结，从而避免并发症的产生。
实施例8
一种复合型人工角膜的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将冷冻干燥处理过的脱细胞基质材料放入直径9mm的圆形模具中的指定区域，放置好上下模具，施加压力制得人工角膜支架；
(2)在步骤(1)制得的人工角膜支架中央部位按照设计要求打一个直径5mm中心孔，并置于角膜成型模具中，在该中心孔中滴加制备聚甲基丙酰氧丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷的溶液，闭合模具，利用甲基丙酰氧丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷单体溶于环己烷与引发剂的聚合反应，使得中央光学区和角膜环形区之间的过渡区形成互穿网络；
(3)步骤(2)制得的人工角膜，用去离子水充分浸泡96小时以去除材料中的残留单体，并使材料充分水合，然后将人工角膜按照角膜尺寸修剪，清洗后灭菌包装，即制得一体式复合型人工角膜。
上述方法制备获得的复合型人工角膜光学中央光学区和角膜环形区之间的过渡区为融合成一体的稳定结构，过渡区牢固。
拉伸试验的结果显示，采用上述方法制备出的一体式复合型人工角膜材料，中央光学区的抗拉强度范围是3-10MPa、嵌合区的抗拉强度范围是3.5-7MPa、环形区的抗拉强度范围是2-8MPa，环形区中的规则多孔结构允许周围宿主细胞、神经及血管的长入，使得人工角膜和受体组织有紧密的连结，从而避免并发症的产生。
实施例9
一种复合型人工角膜的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将冷冻干燥处理过的脱细胞基质材料放入直径9mm的圆形模具中的指定区域，放置好上下模具，施加压力制得人工角膜支架；
(2)在步骤(1)制得的人工角膜支架中央部位按照设计要求打一个直径5mm中心孔，并置于角膜成型模具中，在该中心孔中滴加用于制备甲基丙烯酸2-羟乙酯与甲基丙酰氧丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷的共聚物的溶液，闭合模具，利用甲基丙烯酸2-羟乙酯单体、甲基丙酰氧丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷单体与引发剂的聚合反应，使得中央光学区和角膜环形区之间的过渡区形成互穿网络；
(3)步骤(2)制得的人工角膜，用去离子水充分浸泡108小时以去除材料中的残留单体，并使材料充分水合，然后将人工角膜按照角膜尺寸修剪，清洗后灭菌包装，即制得一体式复合型人工角膜。
上述方法制备获得的复合型人工角膜光学中央光学区和角膜环形区之间的过渡区为融合成一体的稳定结构，过渡区牢固。
拉伸试验的结果显示，采用上述方法制备出的一体式复合型人工角膜材料，中央光学区的抗拉强度范围是2.5-8MPa、嵌合区的抗拉强度范围是3.5-9MPa、环形区的抗拉强度范围是2-8MPa，环形区中的规则多孔结构允许周围宿主细胞、神经及血管的长入，使得人工角膜和受体组织有紧密的连结，从而避免并发症的产生。
对比例1
根据现有技术专利CN103830021B实施例6所记载的动物实验结果，其将具有合适空隙率的增强型人工角膜植入烧伤兔眼，一年跟踪观察，结果显示，制得的人工角膜能稳定存在，无明显移位和脱落现象发生，实现了人工角膜与宿主组织的良好相容。
与对比例1相比，本发明的实施例1所得的复合型人工角膜，其经两年跟踪观察，结果显示，制得的人工角膜能稳定存在，无明显移位和脱落现象发生，实现了人工角膜与宿主组织的良好相容。
对比例2
根据现有技术专利CN109157305A实施例的方案，经实验证明，其因多层网络之间的连接性差，导致拉伸强度仅为2.3MPa。
与对比例2相比，本发明的实施例1所得的复合型人工角膜，拉伸强度可达4MPa。
对比例3
一种复合型人工角膜的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将冷冻干燥处理过的脱细胞基质材料放入直径9mm的圆形模具中的指定区域，放置好上下模具，施加压力制得目标光学曲率的人工角膜支架；
(2)在步骤(1)制得的人工角膜支架中央部位按照设计要求打一个直径7mm中心孔，并置于角膜成型模具中，在该中心孔中滴加聚中甲基丙烯酸2-羟乙酯溶液，闭合模具；
(3)步骤(2)制得的人工角膜，用去离子水充分浸泡96小时使材料充分水合；将人工角膜按照角膜尺寸修剪，清洗后灭菌包装，即制得复合型人工角膜。
经实验表明，上述制备方法所得的复合型人工角膜拉伸强度为1.5MPa。
与对比例3相比，本发明的实施例1所得的复合型人工角膜，由于其利用单体的聚合反应使得中央光学区和角膜环形区之间的过渡区形成互穿网络，拉伸强度可达4MPa。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种复合型人工角膜，其特征在于，包括由高分子制备的中央光学区和由脱细胞基质制备的角膜环形区，其中，在中央光学区和角膜环形区之间的过渡区形成互穿网络。
2.根据权利要求1所述的一种复合型人工角膜，其特征在于，所述脱细胞基质采用脱细胞组织基质或者脱细胞组织基质经处理后的脱细胞基质粉末、脱细胞水凝胶中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种复合型人工角膜，其特征在于，所述由脱细胞基质制备的角膜环形区的孔隙结构优选为：孔径10-200μm和/或孔隙率占总体积比例为20％-80％。
4.根据权利要求3所述的一种复合型人工角膜，其特征在于，所述孔隙结构通过冷冻干燥处理、压力骤变、激光打孔中的一种技术或多种技术结合获得。
5.根据权利要求1所述的一种复合型人工角膜，其特征在于，所述由高分子制备的中央光学区在一定条件下由液体单体聚合后缓慢固化成型。
6.根据权利要求1所述的一种复合型人工角膜，其特征在于，所述由高分子制备的中央光学区是由含有丙烯酸酯类官能团或丙烯酰胺类官能团或乙烯基类官能团的单体通过聚合反应制备得到。
7.根据权利要求6所述的一种复合型人工角膜，其特征在于，所述聚合反应为氧化还原聚合反应、光聚合反应或热聚合反应。
8.根据权利要求6所述的一种复合型人工角膜，其特征在于，所述聚合反应采用引发剂、催化剂、交联剂、致孔剂的一种或多种。
9.根据权利要求6所述的一种复合型人工角膜，其特征在于，所述含有丙烯酸酯类官能团或丙烯酰胺类官能团或乙烯基类官能团的单体是甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟乙酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸四氢呋喃酯，(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯和(甲基)丙烯酸月桂酯、八氟戊基甲基丙烯酸酯、全氟辛基甲基丙烯酸酯、甲基丙酰氧丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的一种复合型人工角膜，其特征在于，所述由高分子制备的中央光学区通过模具浇筑成型、纤维直写或3D打印的技术制备而成。
11.根据权利要求1-10所述的一种复合型人工角膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将脱细胞基质材料放入特定尺寸的模具中的指定区域，放置好上下模具，施加适当的压力制得人工角膜支架；
(2)在步骤(1)制得的人工角膜支架中央部位按照设计要求打一个直径2-8mm中心孔，并置于角膜成型模具中，在该中心孔中滴加制备中央光学区的溶液，闭合模具，利用中央光学区制备溶液的聚合反应，使得中央光学区和角膜环形区之间的过渡区形成互穿网络；
(3)步骤(2)制得的人工角膜，用去离子水充分浸泡以去除材料中的残留单体，并使材料充分水合，然后加工，最终制得一体式复合型人工角膜。
12.根据权利要求11所述的一种复合型人工角膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的加工包括：将人工角膜按照角膜尺寸修剪，清洗后灭菌包装。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910154284.2A CN109820621A (zh) | 2019-03-01 | 2019-03-01 | 一种复合型人工角膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910154284.2A CN109820621A (zh) | 2019-03-01 | 2019-03-01 | 一种复合型人工角膜及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109820621A true CN109820621A (zh) | 2019-05-31 |
Family
ID=66865057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910154284.2A Pending CN109820621A (zh) | 2019-03-01 | 2019-03-01 | 一种复合型人工角膜及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109820621A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113577386A (zh) * | 2020-04-30 | 2021-11-02 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种双网络生物墨水及其制备方法和用途 |
| CN114904058A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-08-16 | 广州锐澄医疗技术有限公司 | 一种规则多孔支架及其制备方法与其在人工角膜中的应用 |
| CN116328045A (zh) * | 2023-03-08 | 2023-06-27 | 中国人民解放军总医院第三医学中心 | 一种生物羊膜的制备方法 |
| CN117045391A (zh) * | 2023-09-18 | 2023-11-14 | 上海视科新工医疗器械有限公司 | 一体式人工角膜及其制备方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101658445A (zh) * | 2008-08-29 | 2010-03-03 | 四川大学 | 一体式人工角膜及其制备方法 |
| US20100198348A1 (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-05 | Hiles Michael C | Biomaterials with modified optical character and methods for preparing and using same |
| CN103830021A (zh) * | 2012-11-30 | 2014-06-04 | 复旦大学附属眼耳鼻喉科医院 | 一种人工角膜及其制备方法 |
| CN106491242A (zh) * | 2016-03-17 | 2017-03-15 | 黄飞 | 人工角膜 |
| WO2017118266A1 (en) * | 2016-01-08 | 2017-07-13 | Chen Shing-Jye | Acellular corneas, methods of producing the same and uses thereof |
| CN107007879A (zh) * | 2017-03-14 | 2017-08-04 | 暨南大学 | 一种活性人工角膜及其制备方法 |
| CN108126240A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-08 | 山东省立医院 | 一种生物工程全层人角膜的体外构建方法 |
| CN108309509A (zh) * | 2010-09-30 | 2018-07-24 | 伊齐耶·舒埃 | 人工角膜 |
| CN109157305A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-08 | 清华大学深圳研究生院 | 复合人工角膜及其制备方法 |
-
2019
- 2019-03-01 CN CN201910154284.2A patent/CN109820621A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101658445A (zh) * | 2008-08-29 | 2010-03-03 | 四川大学 | 一体式人工角膜及其制备方法 |
| US20100198348A1 (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-05 | Hiles Michael C | Biomaterials with modified optical character and methods for preparing and using same |
| CN108309509A (zh) * | 2010-09-30 | 2018-07-24 | 伊齐耶·舒埃 | 人工角膜 |
| CN103830021A (zh) * | 2012-11-30 | 2014-06-04 | 复旦大学附属眼耳鼻喉科医院 | 一种人工角膜及其制备方法 |
| WO2017118266A1 (en) * | 2016-01-08 | 2017-07-13 | Chen Shing-Jye | Acellular corneas, methods of producing the same and uses thereof |
| CN106491242A (zh) * | 2016-03-17 | 2017-03-15 | 黄飞 | 人工角膜 |
| CN107007879A (zh) * | 2017-03-14 | 2017-08-04 | 暨南大学 | 一种活性人工角膜及其制备方法 |
| CN108126240A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-08 | 山东省立医院 | 一种生物工程全层人角膜的体外构建方法 |
| CN109157305A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-08 | 清华大学深圳研究生院 | 复合人工角膜及其制备方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113577386A (zh) * | 2020-04-30 | 2021-11-02 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种双网络生物墨水及其制备方法和用途 |
| CN114904058A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-08-16 | 广州锐澄医疗技术有限公司 | 一种规则多孔支架及其制备方法与其在人工角膜中的应用 |
| CN114904058B (zh) * | 2021-12-22 | 2024-04-16 | 广州锐澄医疗技术有限公司 | 一种规则多孔支架及其制备方法与其在人工角膜中的应用 |
| CN116328045A (zh) * | 2023-03-08 | 2023-06-27 | 中国人民解放军总医院第三医学中心 | 一种生物羊膜的制备方法 |
| CN116328045B (zh) * | 2023-03-08 | 2024-09-20 | 中国人民解放军总医院第三医学中心 | 一种生物羊膜的制备方法 |
| CN117045391A (zh) * | 2023-09-18 | 2023-11-14 | 上海视科新工医疗器械有限公司 | 一体式人工角膜及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109820621A (zh) | 一种复合型人工角膜及其制备方法 | |
| Myung et al. | Development of hydrogel‐based keratoprostheses: A materials perspective | |
| CA2621824C (en) | Interpenetrating networks, and related methods and compositions | |
| CA2848405C (en) | Fabrication of gelatin hydrogel sheet for the transplantation of corneal endothelium | |
| CA2576308C (en) | Ophthalmic devices and related methods and compositions | |
| Myung et al. | Design and fabrication of an artificial cornea based on a photolithographically patterned hydrogel construct | |
| Patel et al. | Control of cell adhesion on poly (methyl methacrylate) | |
| CN103830021B (zh) | 一种人工角膜及其制备方法 | |
| US20110160851A1 (en) | Keratoprosthesis | |
| CN109157305B (zh) | 复合人工角膜及其制备方法 | |
| EP2771042A1 (en) | A suturable hybrid superporous hydrogel keratoprosthesis for cornea | |
| Connon | Approaches to corneal tissue engineering: top-down or bottom-up? | |
| Lai et al. | Functional biomedical polymers for corneal regenerative medicine | |
| Sinha et al. | Design and evaluation of artificial cornea with core–skirt design using polyhydroxyethyl methacrylate and graphite | |
| CN107007879A (zh) | 一种活性人工角膜及其制备方法 | |
| Sharifi et al. | Photo-cross-linked gelatin glycidyl Methacrylate/N-Vinylpyrrolidone copolymeric hydrogel with tunable mechanical properties for ocular tissue engineering applications | |
| CN111714249A (zh) | 一种人工角膜及其制备方法 | |
| Kishore et al. | Application of hydrogels in ocular tissue engineering | |
| CN114904058B (zh) | 一种规则多孔支架及其制备方法与其在人工角膜中的应用 | |
| Evans et al. | A review of the development of a synthetic corneal onlay for refractive correction | |
| Kadakia et al. | Hybrid superporous scaffolds: an application for cornea tissue engineering | |
| Zhang et al. | Research progress of photo-crosslink hydrogels in ophthalmology: A comprehensive review focus on the applications | |
| CN106236324B (zh) | 提高组织工程人工角膜屈光度的角膜植片级联方法 | |
| US20240122697A1 (en) | Bioengineered corneal grafts | |
| Evans et al. | Synthetic corneal implants |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190531 |