CN112584877A - 用于无血管环境和角膜植入物的上皮化微孔生物材料 - Google Patents

用于无血管环境和角膜植入物的上皮化微孔生物材料 Download PDF

Info

Publication number
CN112584877A
CN112584877A CN201980052732.6A CN201980052732A CN112584877A CN 112584877 A CN112584877 A CN 112584877A CN 201980052732 A CN201980052732 A CN 201980052732A CN 112584877 A CN112584877 A CN 112584877A
Authority
CN
China
Prior art keywords
biocomposite
microporous
eptfe
keratoprosthesis
fibrils
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
Application number
CN201980052732.6A
Other languages
English (en)
Inventor
G·V·巴拉吉
P·J·菲希尔
T·B·舒米德尔
A·辛格
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WL Gore and Associates Inc
Original Assignee
WL Gore and Associates Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WL Gore and Associates Inc filed Critical WL Gore and Associates Inc
Publication of CN112584877A publication Critical patent/CN112584877A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/56—Porous materials, e.g. foams or sponges
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/0077—Special surfaces of prostheses, e.g. for improving ingrowth
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/14—Eye parts, e.g. lenses, corneal implants; Implanting instruments specially adapted therefor; Artificial eyes
    • A61F2/142—Cornea, e.g. artificial corneae, keratoprostheses or corneal implants for repair of defective corneal tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14—Macromolecular materials
    • A61L27/16—Macromolecular materials obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/28—Materials for coating prostheses
    • A61L27/34—Macromolecular materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/0077—Special surfaces of prostheses, e.g. for improving ingrowth
    • A61F2002/0081—Special surfaces of prostheses, e.g. for improving ingrowth directly machined on the prosthetic surface, e.g. holes, grooves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/0077—Special surfaces of prostheses, e.g. for improving ingrowth
    • A61F2002/0086—Special surfaces of prostheses, e.g. for improving ingrowth for preferentially controlling or promoting the growth of specific types of cells or tissues
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
    • A61L2400/18—Modification of implant surfaces in order to improve biocompatibility, cell growth, fixation of biomolecules, e.g. plasma treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/16—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of eye parts, e.g. intraocular lens, cornea

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

提供一种适用于无血管环境中的手术植入的微孔生物复合物。该微孔生物复合物包括(1)厚度小于约100μm的聚合物支架，其具有延伸到聚合物支架的至少一个表面的结点结构，和(2)在聚合物支架上的亲水性涂层。在一些实施方式中，多孔支架是具有结点结构的微孔生物材料，该结点结构从微孔生物材料的第一表面延伸至其第二表面。亲水性涂层可以是结点和原纤维涂层。微孔生物复合物允许上皮细胞在其表面上的整合和持续的活力以及生物材料与其他细胞类型(例如角膜基质细胞和成纤维细胞)的组织整合和内部定植。在至少一个实施方式中，可以将微孔生物复合物结合到人工角膜植入物中或其他无血管的介观植入物中。

Description

用于无血管环境和角膜植入物的上皮化微孔生物材料
技术领域
本公开总体上涉及生物材料，更具体地，涉及微孔生物复合物，其适合于在无血管环境中进行外科手术植入并且能够在无血管环境中直接在微孔生物复合物的表面上形成稳定的生物界面并持续上皮化。
背景技术
角膜通常将光折射并聚焦到视网膜上，并作为眼睛眼内成分的保护屏障。角膜易患多种疾病，遗传疾病和外伤，这些疾病和外伤可能导致原本对视网膜是光学透明窗口的角膜变得不透明。
尽管存在外科手术程序，可以用从供体眼中获取的活组织角膜代替受损或患病的角膜，但可能无法获得供体角膜，受损眼的潜在状况可能导致供体角膜衰竭或排斥，和/或患者的生理状况可能会导致供体角膜衰竭或排斥。
在无法实现供体角膜植入的情况下，植入人工角膜是一种潜在的替代治疗方法。角膜假体移植是外科手术植入人工角膜，以替代部分或全部受损或患病的角膜。角膜假体移植面临的主要挑战是生物整合并发症和眼睛对装置排异。其他并发症包括感染，假体后膜形成，炎症，青光眼，机械耐久性不足和光学污染。
已经尝试了多种方法来解决人工角膜装置排斥的问题。一种方法涉及具有芯和裙型构造的角膜假体。芯和裙型装置通常具有用于视觉恢复的无孔光学芯和用于与裙周围的眼组织生物整合的裙。
但是，这种常规的芯和裙型结构没有表现出最佳的装置固定和长期的光学通畅。
发明内容
根据一个实例(“实例1”)，一种生物相容性生物复合物包括：(1)聚合物支架，其厚度小于约100μm，并且包括从所述聚合物支架的至少一个表面延伸的结点结构(nodalstructure)；和(2)聚合物支架上的亲水性涂层，其中所述生物复合物被配置用于在无血管环境中实现所述生物复合物表面上的上皮细胞的持续活力。
根据实例1进一步的另一个实例(“实例2”)，聚合物支架是微孔生物材料，其包括具有结点(node)和原纤维微结构的膨胀的含氟聚合物膜，其中结点通过原纤维相互连接并且孔由位于结点和原纤维之间的空隙形成，并且结点结构从所述聚合物支架的第一表面延伸至其第二表面。
根据实例1进一步的另一个实例(“实例3”)，聚合物支架是微孔生物材料，其包括具有结点和原纤维微结构的膨胀的非氟聚合物膜，其中结点通过原纤维相互连接并且孔由位于结点和原纤维之间的空隙形成，并且结点结构从所述聚合物支架的第一表面延伸至其第二表面。
根据实例2或实例3进一步的另一个实例(“实例4”)，孔的尺寸大于约30μm。
根据实例2-4中任一实例的进一步的另一个实例(“实例5”)，亲水性涂层涂覆所述结点，所述原纤维和所述结点结构。
根据实例2、4或5中任一实例的进一步的另一个实例(“实例6”)，微孔生物材料是具有所述结点和原纤维微结构的膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜。
根据实例2或4-6中任一实例的进一步的另一个实例(“实例7”)，聚合物支架是在其上具有所述结点结构的ePTFE膜，其中所述结点结构是附着到所述ePTFE膜的表面并从该表面凸起的ePTFE岛。
根据实例2或4-7中任一实例的进一步的另一个实例(“实例8”)，聚合物支架是三层结构，其包括其上包含所述结点结构的第一ePTFE膜，包含所述结点结构的第二ePTFE膜，和位于所述第一ePTFE膜和第二ePTFE膜之间的生物相容性粘合剂，其中所述结点结构是由ePTFE形成的柱。
根据实例1-8中任一实例的进一步的另一个实例(“实例9”)，亲水性涂层包含聚(四氟乙烯-共-乙烯醇)或聚乙烯醇。
根据一个实例(“实例10”)，人工角膜包括：中心芯，其包括聚合物角膜替代物；和根据实例1-9中任一实例的微孔生物复合物。
根据实例10的进一步的另一实例(“实例11”)，中心芯由配置成允许上皮细胞在其上生长的材料形成。
附图简要说明
包括附图以提供对本公开的进一步理解，附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图示出了实施方式，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是描绘根据至少一个实施方式的径向膨胀的ePTFE的扫描电子显微照片，该径向膨胀的ePTFE具有原纤维在各个方向上均从结点发散的微结构；
图2是描绘根据至少一个实施方式的径向膨胀的ePTFE膜的横截面的扫描电子显微照片，该膜具有垂直取向的穿过该膜的结点结构；
图3是描绘根据至少一个实施方式的径向膨胀的ePTFE的扫描电子显微照片(SEM)，其描绘了通过等离子体处理形成的独立式结点结构；
图4是根据至少一个实施方式的示例性人工角膜的图像，其具有透明角膜替代物区域和围绕透明角膜替代物区域的白色区域，所述白色区域包括微孔生物复合物；
图5是根据至少一个实施方式的人工角膜的示意图；
图6是根据至少一个实施方式的图5的人工角膜构造的后透视图；
图7是根据至少一个实施方式的图5的人工角膜构造的俯视图；
图8是根据至少一个实施方式的沿线7-7截取的图5的人工角膜构造的截面图；
图9是根据至少一个实施方式的三层生物复合材料的示意图；
图10是根据至少一个实施方式的通过在ePTFE膜的表面上形成结构柱而制成的三层生物复合物的示意图；
图11A是根据至少一个实施方式的ePTFE膜的顶表面的扫描电子显微照片(SEM)，其描绘了ePTFE岛；
图11B是根据至少一个实施方式的图11A的ePTFE膜的横截面的扫描电子显微照片(SEM)；
图12A是根据至少一个实施方式的适用于生物相容性生物复合物的ePTFE膜的顶表面的扫描电子显微照片(SEM)；
图12B是图12A的ePTFE膜的截面的扫描电子显微照片(SEM)；
图13是根据至少一个实施方式的ePTFE(血管移植物)膜的扫描电子显微照片(SEM)，该膜的平均节距为35至100微米，厚度为约110微米至约170微米；
图14是根据至少一个实施方式的ePTFE膜的扫描电子显微照片(SEM)，其平均节距为40微米，厚度为约300微米。
图15A是根据至少一个实施方式的在组织整合裙中具有大穿孔的人工角膜的俯视图的示意图；和
图15B是根据至少一个实施方式的图15A的人工角膜的截面图的示意图。
发明详述
本领域的技术人员应理解，可通过构造用于执行目标功能的任何数量的方法和设备来实现本公开内容的各个方面。还应注意，本文参考的附图不一定是按比例绘制，而是有可能放大以说明本公开的各个方面，就此而言，附图不应视为限制性的。应当理解，术语“微孔生物材料”和“生物材料”在本文中可以互换使用。另外，术语“微孔生物复合物”，“生物复合物”和“生物复合材料”可以互换使用。
本发明涉及适用于无血管环境中的手术植入的微孔生物复合物。所述微孔生物复合物包括(1)厚度小于约100μm的多孔支架，其由延伸到所述多孔支架的至少一个表面的结点结构形成；和(2)在微孔生物材料上的亲水性涂层。在示例性实施方式中，结点结构从多孔支架的第一表面(例如，底表面)延伸到第二表面(例如，顶表面)。在至少一个实施方式中，多孔支架是具有结点结构的微孔生物材料，该结点结构从微孔生物材料的第一表面延伸至其第二表面。在一些实施方式中，微孔生物材料是径向膨胀的。在另外的实施方式中，亲水性涂层是结点和原纤维涂层。在一些实施方式中，结点结构是独立的和/或垂直取向的。另外，微孔生物复合物允许上皮细胞在其表面上的整合和持续的活力以及生物材料与其他细胞类型(例如角膜基质细胞和成纤维细胞)的组织整合(即向内生长)和内部定植。在至少一个实施方式中，可以将微孔生物复合物结合入人工角膜植入物中或其他无血管的介观植入物(mesoplant)中。
在示例性实施方式中，多孔支架是微孔生物材料。微孔生物材料可以是微孔膨胀聚合物膜，例如具有结点和原纤维微结构的微孔膨胀含氟聚合物膜，其中结点通过原纤维相互连接，并且孔是位于整个膜中的结点和原纤维之间的空隙或空间。在一些实施方式中，可以利用一种或多种穿孔方法在微孔生物材料(即，聚合物支架)中形成多个宏观或微观尺寸的离散穿孔。示例性的结点和原纤维微结构是膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)，例如在授予戈尔(Gore)的美国专利第3,953,566号中所描述的。在至少一个示例性实施方式中，微孔聚合物膜是膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜。用于生物复合物的ePTFE膜的特点是结点通过细的原纤维相互连接。尽管不是限制性的，但通常根据戈尔的美国专利第3,953,566号，Bacino等人的美国专利第7,306,729号，Bowen等人的美国专利公开第2004/0173978号，Bacino的美国专利第5,476,589号，或Branca等人的美国专利第5,183,545号，Bacino的美国专利第5,476,589号，Hollenbaugh等人的美国专利公开第2016/0367947号，或Towler的美国专利公开第2010/0381293号中所述的方法制备的膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜可以用于本文中。例如，图12A是根据Towler的美国专利公开第2010/0381293号的教导形成的ePTFE膜的顶表面的扫描电子显微照片(SEM)。图12B是同一ePTFE膜的截面图。图13是ePTFE膜，其平均节距为35至100微米(或60微米至80微米，40微米至75微米，或30微米至55微米)，厚度为约110微米至约170微米。用于微孔生物复合物的另一种ePTFE膜如图14所示，其是平均节距为40微米(30微米至60微米)且厚度约为300微米的ePTFE膜。应当理解，其他含氟聚合物膜也被认为在本发明的范围内，条件是它们可以被加工形成生物相容的并具有结点和原纤维微结构的微孔膜。
术语“PTFE”在本文中为方便起见而使用，不仅包括膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)，还包括膨胀改性聚四氟乙烯(PTFE)和膨胀PTFE共聚物，例如在Branca的美国专利第5,708,044号，Baillie的美国专利第6,541,589号，Sabol等人的美国专利第7,531,611号，福特(Ford)的美国专利第8,637,144号，以及Xu等人的美国专利第9,139,669号中进行了描述。
在一些实施方式中，微孔生物材料是具有结点和原纤维微结构的膨胀的非氟聚合物膜。合适的膨胀的非氟聚合物的非限制性实例包括如美国专利公开第2016/0032069号中所述的多孔聚对二甲苯(ePPX)，如Sbriglia的美国专利第9,926,416号中所述的多孔超高分子量聚乙烯(eUHMWPE)，如Sbriglia的美国专利第9,932,429号中所述的多孔乙烯四氟乙烯(eETFE)，如Sbriglia等人的美国专利第7,932,184号中所述的多孔聚乳酸(ePLLA)，如Sbriglia的美国专利第9,441,088号中所述的多孔偏二氟乙烯-共-四氟乙烯或三氟乙烯[VDF-共-(TFE或TrFE)]聚合物及其共聚物和组合。多孔水凝胶(例如，聚-HEMA)可以在本文中用作非氟聚合物。应当理解，其他非氟聚合物也被认为在本发明的范围内，只要它们可以被加工形成生物相容的并具有结点和原纤维微结构的微孔膜。
片状或其他非织造形式的织造材料，非织造材料和电纺纤维或纳米纤维可替代地用作支架(例如，代替ePTFE膜)以形成生物复合材料。
应当理解，为了便于讨论，在本文中参考膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)。然而，应理解，任何合适的膨胀含氟聚合物或非氟聚合物膜，织造或非织造材料或电纺材料均可与上述任何“ePTFE”互换使用。
在制备微孔生物材料中，可以使ePTFE径向膨胀，例如在Boss等人的美国专利第5,321,109号中描述的那样。ePTFE的径向膨胀产生独特的结点和原纤维微结构，其中原纤维20在所有方向上(例如，径向延伸)从结点10发散，例如，如图1所示。径向取向的原纤维20为膜平面内的双轴拉伸载荷赋予高强度。在一些实施方式中，ePTFE膜的厚度为约50μm至约100μm，约50μm至约90μm，约50μm至约80μm或约50μm至约70μm。另外，如图2所示，ePTFE膜50具有跨越ePTFE膜50的厚度(即，从ePTFE膜50的顶表面60到ePTFE膜50的底表面70)的垂直取向的结点结构30。在其他实施方式中，结点结构延伸到ePTFE膜的至少一个表面，并且不一定必须垂直取向。
在形成径向膨胀的ePTFE膜之后，对ePTFE膜50的顶表面60进行高表面能处理以改变微结构。用来改变ePTFE膜的微结构的一种示例性方法是使用等离子体处理，例如，如Zukowski的美国专利第5,462,781号中所述。第二种示例性方法包括Norma的美国专利第5,041,225号中所述的，该专利教导了一种微孔ePTFE膜，其中膜的内表面和外表面都涂有复合物，该复合物是由粘附在膜结构上的亲水性聚合物和偶联剂组合而形成的。偶联剂使ePTFE膜基本亲水并具有蛋白质亲和力。在Butler等人的美国专利第5,902,745号中教导了其他方法，通过将亲水性含氟聚合物聚(四氟乙烯-共-乙烯醇)(HPL)吸附并交联到ePTFE膜的微孔空隙空间中和ePTFE膜的表面上，可以使ePTFE膜自发且基本上完全地被水润湿。本文所用的术语“等离子体处理”是指包括任何高能表面处理，例如但不限于辉光放电等离子体处理，电晕处理，离子束处理等。例如，如图3所示，等离子体处理有效地除去了ePTFE膜表面的原纤维，留下独立的结点结构40(例如，不通过原纤维互连)。这些通过等离子体处理形成的结点结构40从ePTFE膜50的底表面70向上延伸到ePTFE膜的顶表面60。换言之，结点结构40的基底65包括微孔生物复合物的内表面，结点结构40的顶部60包括微孔生物复合物的顶表面。等离子体处理还增加了ePTFE膜50的有效孔径，从而可以更好地接近ePTFE膜50的底表面70。ePTFE膜的孔径可以大于约30μm，且小于约100μm。结点结构的顶表面60处或附近的结点间距离可以为约20μm至约100μm或约50μm至约70μm。等离子体处理产生了ePTFE膜，该膜的有效孔径在经过等离子体处理的一侧(即顶表面75)上要比在未经等离子体处理的一侧(即底表面70)上大得多。
等离子体处理后，通过涂覆过程使ePTFE膜具有亲水性，该过程保留了等离子体处理过的ePTFE膜的结点结构。在一个实施方式中，通过将亲水性水凝胶含氟聚合物例如聚(四氟乙烯-共-乙烯醇)(HPL)吸附并交联到ePTFE微结构的结点和原纤维上以及ePTFE膜表面(包括结点结构)上，从而使ePTFE具有亲水性(例如，可水润湿)。在Buttler等人的美国专利第5,902,745号中一般地教导了这种方法。在替代实施方式中，聚乙烯醇(PVA)可以用作亲水性润湿剂，而不是HPL。ePTFE膜的结点结构以及结点和原纤维上的亲水性涂层形成了微孔生物复合物。
在另一个实施方式中，可以对ePTFE膜进行预调理过程，以在ePTFE膜的表面上形成ePTFE的“岛”。ePTFE的这些“岛”附着在下面的ePTFE结构上并在其上方凸起。ePTFE的“岛”可以通过对前体ePTFE膜进行高能表面处理(例如，等离子体处理)，然后进行加热步骤(如Lutz等人的美国专利第7,615,282号或Lutz等人的美国专利第7,740,020号中所教导的)来形成。这种ePTFE膜的顶表面的扫描电子显微照片(SEM)在图11A中示出。ePTFE膜的截面在图11B的SEM中示出。“岛”充当独立的，垂直取向的结点结构，然后可以对其进行如上所述的亲水涂覆。在其他实施方式中，可以利用一种或多种表面预调理过程来形成表现出优选的微结构(例如，皱纹，褶皱或其他几何平面外或起伏结构)的层，如Zaggl的美国专利第9,849,629号中所述的。这样的表面预调理可以有利于手术后明显的早期炎症阶段，从而在人工角膜和与其临接的眼组织之间提供早期稳定的界面。
亲水性聚合物的结点和原纤维涂层不仅使水被吸收到亲水性涂层(例如HPL)中，而且还使ePTFE膜中的空隙/孔中填充了水。植入前，微孔生物复合物的吸附水含量小于50％，由公式H2O(重量％)＝[W水合–W干燥]/W水合×100％确定。然而，在植入之后，由于水掺入亲水性涂层和ePTFE膜的孔中，因此吸附的水含量显著增加。ePTFE膜上的亲水性涂层使膜“润湿(wet out)”并在视觉上变得半透明。重要的是，微孔生物复合物允许在无血管环境中上皮细胞在其表面上的整合和持续的活力。微孔生物复合物还允许组织整合到ePTFE的内部微结构中，并允许这些组织在无血管环境中持续生存。
在替代实施方式中，微孔生物复合物可以是由ePTFE膜和生物相容性粘合剂形成的三层结构，如图9中大体描绘的。如图9所示，微孔生物复合物900包括第一ePTFE膜910，第二ePTFE膜920和生物相容性粘合剂930，例如氟化乙烯丙烯(FEP)，以将第一和第二ePTFE膜910、920彼此粘附。柱940使ePTFE膜的顶部和底部互连，并为微孔生物复合物提供结构支撑。与上述实施方式一样，各ePTFE膜的厚度(T)为约100μm。
在一些实施方式中，如图10所示，柱940可以被印刷或以其他方式设置在支撑基材1010、1020(例如ePTFE膜)上。柱940本身可以由ePTFE制成。支撑基材1010、1020通过诸如氟化乙烯丙烯(FEP)之类的生物相容性粘合剂彼此粘附。在这样的实施方式中，柱940的厚度小于约100μm。然后可以施加亲水性涂层以涂覆柱940和ePTFE基材，从而形成微孔生物复合物。
在至少一个实施方式中，将微孔生物复合物结合到人工角膜植入物中。如本文所用，术语“人工角膜植入物”或“人工角膜”意在包括所有形式的人工角膜，包括合成角膜，角膜假体等。参考图4，描绘了示例性人工角膜100的图像。人工角膜100是可植入的医疗装置，其用作患病角膜，受损角膜或其他需要替换的角膜的合成替代物。人工角膜100包括光学元件200和至少部分地围绕光学元件200的微孔生物复合物300。光学元件200可以由合成聚合物材料形成。由于ePTFE膜上的亲水性涂层，因此ePTFE能够在有水的情况下被润湿并变得透明。因此，当将这种人工角膜100植入眼睛中时，微孔生物复合物300变得像光学元件200一样透明，并且肉眼不可见。有利地，微孔生物复合物在完全吸收水后不会明显改变其尺寸(体积)。另外，微孔生物复合物300允许组织向内生长并且在无血管环境中将上皮细胞直接附着在微孔生物复合物上，而光学元件被配置为抵抗组织向内生长和附着。在一些实施方式中，光学元件200可以被改变以促进细胞粘附和/或增殖，例如在光学元件200上形成上皮细胞的有组织的单层。另外，光学元件可以是无孔的，因此不会发生细胞整合或浸润。如图15A和15B所示，可以通过本领域技术人员已知的任何合适的穿孔方法在微孔生物复合物300中形成宏观的离散的穿孔95。
图5描绘了根据一些实施方式的人工角膜100。如图所示，人工角膜100包括光学元件200和由微孔生物复合物形成的组织整合裙300。尽管未示出，但是要注意的是，与图4中示出的实施方式类似，可以在组织整合裙300中形成宏观的、离散的穿孔。微孔生物复合物被定位在眼睛上，使得结点结构40的顶部60面向外(例如，向着离开眼睛的内部的方向)，使得结点结构可以使组织向内生长并且上皮细胞直接在生物复合材料表面上生长。结点结构之间的空间允许组织向内生长到生物复合材料中。另外，生物复合材料允许其他细胞类型例如但不限于角膜基质细胞和成纤维细胞和/或其他角膜细胞的整合和持续的活力。
人工角膜100具有前侧102和与前侧102相反的后侧104。当植入时，前侧102通常面向或暴露于外部环境，而后侧104面向眼睛的内部。因此，当植入时，人工角膜100是眼睛内部与外部环境之间的屏障。人工角膜100可包括与大致圆形，椭圆形或卵形的形状相对应的前轮廓。前或后光学表面102、104中的一个或多个可以是弯曲的或非弯曲的，使得人工角膜的边缘轮廓可以对应于弯曲的或非弯曲的前光学表面和后光学表面。如本文中所使用的，术语“光学表面”是指通过作为光路中的主要折射表面而在视敏度范围内明显有助于图像形成的表面。此外，光学表面还参与了清晰，无畸变的图像的形成。
在一些实施方式中，外围表面106围绕人工角膜100的外围延伸并且可以是规则或不规则的形状(例如，扇贝形，辐条形，星形等)。人工角膜100包括前光学表面108和后光学表面110。如下文更详细地讨论，人工角膜100的前光学表面108和后光学表面110通常对应于光学元件200的前光学表面260和后光学表面265，并且因此被依此成形。例如，如图5和6所示，前侧102通常是凸形的，而后侧104通常是凹形的。
图8示出了沿图7的线8-8截取的人工角膜100的截面图。如图8所示，人工角膜100包括前侧204和后侧206。前侧204通常面向或暴露于外部环境，而后侧206面向眼睛(例如，眼睛组织和眼睛内部)。在各种实例中，前侧204通常是凸形弯曲的，而后侧206通常是凹形弯曲的。如图所示，人工角膜100可包括具有前突212(在虚线a—a’上方延伸)和后突216(在虚线b—b’下方延伸)的主体(例如，盘)202。如本文中所使用的，术语“突/突起”旨在定义在正常主体(例如，盘)轮廓或表面之上或之外突出，伸出或以其他方式延伸的区域。前突212和后突216可以是大致圆形的。在一些实施方式中，前突212和后突216的尺寸和/或形状不同。
在各种实施方式中，光学元件200的后侧206包括后光学表面，例如位于前突216的至少一部分上的后光学表面214。在一些实施方式中，后光学表面214用作人工角膜100的光学元件200和眼睛内部之间的界面，并限定了光学元件200的后侧206的至少一部分。后光学表面214对应于人工角膜100的后光学表面110(见图6)。在各种实施方式中，后光学表面214是能够实现高透光率的光滑表面，并且通常没有表面缺陷或瑕疵，例如划痕，凹坑或凿痕。在一些实施方式中，后光学表面214通常是弯曲的或非线性的。例如，如图8所示，后光学表面214是凹形的。
在一些实施方式中，光学元件200包括后突或从主体202向后延伸的主体202的突起。例如，如图8所示，光学元件200包括后突216。后突216可以是主体202的整个后侧206或部分后侧206的突起。在一些实施方式中，后光学表面214对应于后突216的后表面。在其他实施方式中，后光学表面214在主体202的整个后侧206上延伸并限定主体202的后侧206。
在一些实施方式中，前突212，主体202的一部分和后突216的一部分形成光学元件200的主体202的芯部分。在一些实例中，主体202的芯部分由与光学元件200的主体202的其余部分不同的材料形成。在一些这样的实例中，主体202的芯可以由如本文所述的光学透明且抑制组织向内生长的材料形成。
在图8所示的实施方式中，后光学表面214位于后突216的至少一部分上。后光学表面214可在其表面上具有凹入的几何形状。前光学表面210和后光学表面214是盘形构件，当被植入患者的眼睛中时，它们充当视网膜的光学透明窗口。如本文中所使用的，术语“光学元件”旨在表示通过作为光路中的主要折射表面而在视敏度范围内明显有助于图像形成的表面。光学表面210是人工角膜100与外部环境之间的界面，并且位于前突212的至少一部分上。光学元件200还能够实现高透光率，并且理想地基本上没有表面缺陷。在许多实施方式中，光学元件200是光学透明的，因为光学元件200用作原本正常功能的角膜的合成替代物。
如图8所示，主体202可以是大致盘形的，围绕其外周具有环形凸缘218。在一些实施方式中，主体202由合成生物相容性材料形成。环形附接层300围绕前突235取向。如本文中所使用的，术语“盘”旨在指代可以是平坦的或具有一定曲率(例如，凹形或锥形)的基本圆形或椭圆形。另外，本文所用的术语“环形”旨在包括任何圆形，椭圆形，扇形，星形，辐条状或装置外周的任何合适的几何形状。
图8示出了沿图7的线8-8截取的人工角膜100的截面图。人工角膜100包括微孔生物复合物300，其在不损害光学元件200的光学性能的情况下连接至光学元件200。如图8所示，微孔生物复合物300沿着外围表面208和前表面220连接到光学元件200，而不延伸穿过光学元件200的前光学表面210和后光学表面214，也没有延伸穿过光学元件200的前表面222。因此，在一些实施方式中，外围表面208形成或限定第一组织附接和/或向内生长区域。类似地，在一些实施方式中，前表面220形成或限定第二组织附接和/或向内生长区域。微孔生物复合物300使上皮细胞直接附着在生物复合物上。另外，微孔生物复合物300至少围绕光学元件200的外围在外围表面208上取向，并允许组织和细胞在光学元件200的外围生物整合。微孔生物复合物300围绕光学表面200的外围的定位允许人工角膜100随着时间的过去通过生物材料表面上的组织向内生长和上皮生长自然地整合到患者的眼睛中。另外，微孔生物复合物300的生物整合减少了细菌的进入，这减少了感染的风险。
在一些实施方式中，调整微孔生物复合物的尺寸并施加到光学元件200。在一些实例中，将微孔生物复合物切割成一定尺寸，例如通过一种或多种激光切割或本领域技术人员已知的其他合适的切割方法来进行。将微孔生物复合物300连接到光学元件200而不延伸穿过光学元件200的前光学表面210和后光学表面214。可以使用其他材料涂覆工艺来将一种或多种药物或抗菌涂层施加到生物复合物，只要该涂覆工艺不破坏结点结构即可，所述药物或抗菌涂层例如为金属盐(例如碳酸银)和/或有机化合物(例如氯己定二乙酸盐)。
光学元件200可以由多种合适的材料形成，包括但不限于含氟聚合物，其选自四氟乙烯(TFE)和全氟烷基乙烯基醚(PAVE)的共聚物，四氟乙烯(TFE)和全氟甲基乙烯基醚(PMVE)的共聚物，四氟乙烯(TFE)和全氟乙基乙烯基醚(PEVE)的共聚物，四氟乙烯(TFE)的共聚物，四氟乙烯(TFE)和全氟丙基乙烯基醚(PPVE)的共聚物，TFE和六氟丙烯(FEP)的共聚物，包含TFE作为共聚单体的全氟聚合物，全氟烷氧基烷烃(PFA)，全氟聚醚，或可以包含硅酮，聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)，水凝胶，聚氨酯，以及它们的组合。
在一些实施方式中，光学元件200可以由包括TFE和PMVE的共聚物的材料形成，该材料独特地形成为具有优异的机械性能，同时基本上不可交联，即，没有交联单体和固化剂。该共聚物包含40至80重量％的PMVE单元和补充的60至20重量％的TFE单元。缺乏交联体系可确保该材料具有高纯度，并且与某些热固性TFE/PMVE弹性体不同，该材料非常适合用作可植入生物材料。优点包括优异的生物相容性，高拉伸强度，高透明度，高耐磨性，高纯度，足够的弹性以及由于共聚物的热塑性和不可交联结构而易于加工。该共聚物是热塑性的和无定形的。该共聚物也具有高强度，可以用作特别适合在室温或较高温度下将多孔PTFE自身粘合或与其他多孔物质粘合的粘合剂。该共聚物也可用于粘合无孔材料，包括聚合物，如无孔PTFE。Chang等人的美国专利第7,049,380号进一步说明和描述了TFE和PMVE的这种共聚物。
形成光学元件200的主体202的材料通常包括最大程度减少，抑制甚至防止组织向内生长和附着的微结构。以这种方式配置光学元件200的主体202有助于最大程度地降低周围的角膜组织或其他眼组织长入或穿过光学元件200的可能性，而角膜组织或其他相关的眼组织向内生长和/或附着到光学元件的主体202具有降低或污染光学元件200的光学性能的趋势。在一些实施方式中，除了光学元件200的微结构被配置为最小化或避免组织向内生长之外，还可以利用一种或多种表面纹理化或涂覆工艺来最大程度地降低组织长入或穿过光学元件200的可能性。
在一些实例中，光学元件200可以具有1.2至1.6或1.3至1.5的折射率。在一些实例中，光学元件200可以在可见光透射范围(波长为400-700nm)中具有大于50％或大于80％的透光率。根据装置的期望性能，可以将诸如交联剂、生物活性物质(例如，生长因子，细胞因子，肝素，抗生素或其他药物)、激素、紫外吸收剂、颜料、其他治疗剂等添加剂结合到形成光学元件200的材料中。
回到图5，应当理解的是，微孔生物复合物300在不损害光学元件200的光学性能的情况下连接至光学元件200。也就是说，微孔生物复合物300的尺寸和形状经过调整使得当连接至光学元件200时，光学元件200的前光学表面210和后光学表面214保持未被阻挡。因此，微孔生物复合物300可以是环形构件，当与光学元件200连接时，其围绕前光学表面210和后光学表面214中的一者或多者在外周延伸。在一些实施方式中，可以根据任何已知的附接方法，包括但不限于粘合剂，热粘合，加压或模制，将微孔生物复合物300施加到光学元件200。
在一些实例中，可以对人工角膜100进行一种或多种处理以获得期望的形状。在一些实例中，这些处理可以实现所需的形状，该形状与在患者角膜中形成的穿透形状相符。在一些实例中，这些处理可以实现人工角膜100的一个或多个光学表面的期望形状和/或轮廓(例如，用于适当的光折射)。这样的处理包括使用制成特定曲率半径的玻璃透镜，该玻璃透镜通过与上述描述一致的二次成型过程直接转移到光学元件上。在其他实例中，通过采用使用不锈钢或其他合适材料的机加工表面，附加地或替代地获得折射表面。在一些实例中，还可以使这种表面具有特殊的曲率，以抵消患者眼睛特有的固有光学畸变。
在一些实施方式中，微孔生物复合物300被施加到光学元件200，使得光学元件200的后侧206保持未被覆盖或以其他方式暴露。也就是说，在各种实施方式中，光学元件200的后侧206保持不受微孔生物复合物300的覆盖。例如，如图8所示，组织整合元件300被施加到光学元件200，使得人工角膜100的包括后光学表面214的后侧206被暴露或者未被锚固材料覆盖。因此，在各种实例中，微孔生物复合物300被施加到光学元件200，使得微孔生物复合物300不另外接触光学元件200的包括后光学表面214的后侧206。
在一些实施方式中，将微孔生物复合物300施加到光学元件200，使得光学元件200的前表面210的一部分被微孔生物复合物300覆盖或以其他方式隐藏。在一些实例中，将微孔生物复合物300施加到光学元件200的前侧204，使得人工角膜100的前侧是光滑的。在这样的实例中，人工角膜100的前光学表面210和微孔生物复合物300的施加到光学元件200的前侧204的部分之间的过渡是平滑的(例如，没有突起，间隙等)。前光学表面210和组织整合元件300之间的平滑过渡使得植入的人工角膜100的前侧204不会引起不适或刺激，或干扰患者解剖结构的其他部分(例如，诸如患者的眼皮)。另外，沿着人工角膜100的前侧204的一部分结合微孔生物复合物300促进了沿着人工角膜100的前侧204的一部分的组织向内生长的增殖和上皮形成。应当理解，虽然在图8中示出了微孔生物复合物300被施加在环形突起218的整个外围表面208上，但是在一些实例中，微孔生物复合物300可以施加在少于全部的部分外围表面208上。
在一些实施方式中，微孔生物复合物300可以包括独立且分别连接到光学元件200的多个离散部分。例如，微孔生物复合物300的第一区段或部分可以被施加到前光学表面220，而微孔生物复合物300的第二不同区段或部分被施加到光学元件200的外围表面208。在一些实例中，可以施加这些离散的区段或部分，使得它们以促进连续覆盖光学元件200的目标部分的方式彼此邻接或彼此接触。因此，在一些实例中，聚合物材料的多个离散部分可以由通常是光滑且连续的微孔生物复合物300施加到光学元件200。
在一些实施方式中，本文示出和描述的人工角膜结合穿透性角膜移植术而植入，其中使用外科切割工具如环钻或激光从患病或受伤的角膜去除组织的全厚切片。在各种实例中，除去患病或受损的角膜的圆形全厚塞，留下角膜组织的组织床，人工角膜100可以固定在该组织床上。在这种构造中，人工角膜100的后侧104的一部分或全部悬挂在眼睛内部上方。即，人工角膜100的后侧104的一部分或全部不由眼睛的现有角膜组织支撑。在涉及角膜全厚切除的情况下，通常将角膜从上皮移至内皮。在一些情况下，可以切除前角膜的患病部分，并且可以将角膜装置定位在角膜的残留床上，以修复缺损或患病的部分。
在一些实施方式中，外科植入方法可能需要在植入之前将人工角膜100折叠，变形或以其他方式约束。在这样的实例中，人工角膜被折叠、变形或以其他方式约束并被引入组织床中。在一些实例中，当人工角膜100被插入或以其他方式植入组织床中时，单独的约束可用于维持其变形。在各种实例中，人工角膜100具有足够的弹性，使得变形的人工角膜在释放时可以呈现其未变形的几何形状以占据组织床。
在其他实施方式中，手术植入方法需要相对于人工角膜的直径缩小在宿主角膜中形成的环钻孔的尺寸。在一些实例中，这是考虑了当切除的宿主角膜受到创伤(例如切口)时其生长的量。在一些实例中，这种尺寸缩小还用于解决手术后由于部分角膜融化而引起的收缩。另外，这种尺寸缩小使得缝合后伤口是气密性和液密性的，这有助于避免由于病原体侵入而引起的感染风险。
在各种实例中，在将人工角膜适当地在现有角膜组织的组织床内定位和取向之后，将人工角膜机械地连接到现有角膜组织。在各种实例中，利用一根或多根缝合线将人工角膜机械地紧固至现有的角膜组织。在一些其他实例中，可以附加地或替代地使用眼胶将人工角膜机械地连接到现有的角膜组织。在缝合的情况下，如本领域技术人员将理解的，特定的外科缝合技术(例如，间断缝合，连续缝合，联合缝合，单缝合，双缝合等)可基于许多手术适应症而变化。在涉及通过一根或多根缝合线将人工角膜紧固到现有角膜组织的各种实例中，缝合线通常延伸到人工角膜100的光学元件200的环形凸缘218中。在一些实例中，一根或多根缝合线仅延伸穿过环形凸缘218的一部分。例如，在进入现有角膜组织之前，一根或多根缝合线可以进入人工角膜100的前侧102，并通过外围表面208和覆盖外围表面208的任何组织整合裙材料离开人工角膜100。在一些实例中，一根或多根缝合线额外地或替代地完全延伸穿过环形凸缘218。例如，在进入现有角膜组织之前，一根或多根缝合线进入人工角膜100的前侧102，并离开环形凸缘218的后表面222。在一个这样的实例中，离开环形凸缘218的后表面222的缝合线可以进入现有角膜组织，环形凸缘218的后表面222搁在现有角膜组织上。
本领域技术人员应理解，将人工角膜100机械紧固或固定(例如缝合)到现有角膜组织上可以是暂时的或永久的。例如，在一些实例中，缝合线在植入人工角膜100的植入过程之后提供了装置的机械固定，但是随后的组织向内生长到微孔生物复合物300中作为永久的附接机制起作用。
在各种实施方式中，如本领域技术人员将理解的，将人工角膜100紧固到现有角膜组织上是用于在角膜组织生长到微孔生物复合物300中时维持人工角膜100和现有角膜组织之间的相对位置。同样，如本领域技术人员将理解的，将人工角膜100紧固到现有角膜组织上是用于在角膜组织生长到组织整合元件300中时维持现有角膜组织和人工角膜100之间的接触。这种构造还可以用于密封眼睛内部，使其免受外界环境和细菌潜在侵入的影响。
在各种实例中，缝合线可包括任何合适的生物相容性材料，包括尼龙，聚丙烯，丝，聚酯和含氟聚合物，例如ePTFE，以及本文讨论的其他共聚物。
尽管上面讨论的实施方式包括裙仅覆盖前表面的一部分的构造，但是在一些实例中，裙可以覆盖包括前光学表面的整个前侧。这样的构造有助于促进人工角膜的暴露于外部环境的整个前表面上的上皮组织的增殖和整合，这将有助于进一步的生物整合。另外，这样的构造将增加光学润湿性，并有助于最大程度地减少结垢。然而，在某些情况下，在人工角膜整个前表面的上皮组织生长可能是不希望的。例如，在某些情况下，患病组织缺乏适当的形态，无法成为透明的折射表面。因此，在这种情况下，再生的上皮组织是不透明的，可能导致光学污染，应该加以避免。
实施例
通过以下方式构建利用微孔生物材料的人工角膜。
通过乳液聚合制备由约50％(重量)四氟乙烯(TFE)和50％(重量)全氟甲基乙烯基醚(PMVE)构成的无规氟化共聚物，得到的平均乳液粒径小于100纳米(使用光散射方法估算的粒径)。该共聚物表现出以下性能：平均拉伸强度为31MPa(+/-8MPa)，平均100％正割模量为3.7MPa(+/-0.5MPa)。
将约12g TFE-PMVE共聚物置于真空装置内的直径为40mm的圆盘形模具中。然后在真空下将TFE-PMVE共聚物压制成约4mm厚的40mm圆盘，在约180℃的温度和约3.45MPa的压力下持续约20分钟。
随后，使用模切机从圆盘上冲出四个直径为4mm的TFE-PMVE圆盘(例如，每个角膜植入物一个圆盘)，并将其用作下述成型工艺的原材料。每个原料盘的重量大体在100-110mg之间。
将TFE-PMVE圆盘放置在具有基本几何形状的压制模具中以形成光学元件200的形状。将该模具放置在具有523cm2截面积的压板的Carver压机(印第安纳州瓦巴什的卡弗公司(Carver，Inc.，Wabash，IN))中,并保持在180℃的温度。然后使压板与模具接触，以在模具上施加最小的压力(即，仅使板与模具接触以能够加热模具)。在这些条件下将模具保持9分钟。在9分钟结束时，压板压力增加到7公吨，并保持1分钟。1分钟后，将模具从压机中取出，放在重金属表面之间冷却。模具达到25℃后，将得到的含氟聚合物模制光学圆盘小心地从模具中取出。在模制/移除过程中，所有多余的聚合物“飞边”或材料溢出都被切掉。
为了促进营养传输通过聚合物角膜替代材料，使用CO2激光器(型号ML-9370F，新泽西州凯恩斯公司(Keyence，Inc.，NJ))将孔激光切入材料的突起中。具有24个直径约250μm的孔和16个直径约250μm的孔的两个圆分别位于直径为8mm和7mm的圆上。
密度为0.4(+/-0.02)g/cc，在两个正交方向上的基质拉伸强度约为14,000psi(96MPa)，进水压力为10.2(+/-0.6)psi(70+/-4KPa)且厚度为约0.1mm的膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)用作环形层，每个环形层具有分别与圆盘的前突和后突匹配的内部开口。
使用氩等离子体对在环形层中使用的ePTFE进行表面处理。如Lutz等人的美国专利公开第2006/0047311号所述的，仅用手持式等离子体处理器对膜的要暴露的一侧(即，背对TFE/PMVE聚合物圆盘的一侧)进行表面处理。将处理过的样品在对流烘箱中，在250℃不受约束地热处理15分钟。表面处理产生具有特征的形态，所述特征具有约8-15μm的平均特征高度测量值和约40-50μm的峰谷距离。
然后，为了形成装置的环形层，将ePTFE束缚在箍中，并使用CO2激光器对与前突直径或后突直径相对应的孔进行激光切割。激光光斑的大小和强度分别为60μm和20％，激光的移动速度为200mm/s。具体地，为了使环形层在聚合物角膜替代材料的后表面上取向，将表面处理过的该侧向下取向，然后使用CO2激光器(型号ML-9370F，新泽西州凯恩斯公司)对与后突对应的孔进行切割。相应地，为了使环形层在聚合物角膜替代材料的前侧上取向，将表面处理过的该侧向上取向，然后使用CO2激光器(型号ML-9370F，新泽西州凯恩斯公司)对与前突对应的孔进行切割。然后放置聚合物角膜替代材料的圆盘，以使后突延伸通过环形层中的孔(经过处理的表面面朝下)。随后，将具有经过处理的面朝上的表面的切割膜围绕聚合物角膜替代材料的前突取向。
然后将组装的聚合物角膜材料层和ePTFE层加热，并按以下方式压缩在一起。
聚合物角膜替代材料(与ePTFE层组装在一起)的后突居中取向，以便放置在高精度平面凸BK7透镜(直径9mm，焦距+12mm的埃德蒙光学透镜(Edmund Optics lens))上。这允许使后突成形为具有凹形的几何形状。为了形成前突的精确光学表面，将高精度平面凹N-SF11透镜(直径9mm，焦距-9mm且厚度打磨到0.1115的埃德蒙光学透镜)居中放置，施加约100KPa压力的重物用在该前透镜上。然后用精密加工的零件将ePTFE表面压缩，以利用重力施加90KPa的压力。在此，组件的环形部分和光学元件(玻璃透镜)被独立压缩。然后将整个组件在180℃的对流烘箱中放置45分钟。然后将热的组件从烘箱中取出，使其冷却至室温。然后去除所施加的重物和二氧化硅透镜，并使用CO2激光器(型号ML-9370F，新泽西州凯恩斯公司)将装置的外直径切割到约9.5mm。
然后使用以下过程处理角膜假体：
1)将角膜假体沿边缘缓慢浸入100％异丙醇中，并在溶液中放置5分钟。这迫使残留空气从多孔膨胀PTFE中流出，从而使醇完全渗透多孔环形和密封区域层。
2)然后将角膜假体浸泡在2％(重量/体积)聚乙烯醇(PVA)/去离子(DI)水溶液中15分钟。
3)然后将角膜假体在去离子水中洗涤15分钟。
4)然后将角膜假体放置在4％戊二醛/2.6％盐酸(37.6％NF级)/去离子水溶液(体积/体积/体积)中15分钟。
5)然后将角膜假体在去离子水中洗涤15分钟。
6)然后将处理过的角膜假体风干。
亲水处理后，在植入前将原型在110℃蒸汽灭菌10分钟。
上文中已经概括性地并且结合具体实施方式描述了本申请的发明。对本领域的技术人员来说显而易见的是，可以在不偏离本公开的范围的情况下，对实施方式进行各种修改和变动。因此，实施方式旨在覆盖对本发明的这些修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求及其等同方案的范围之内。

Claims (20)

1.一种生物相容性生物复合物，其包括：
(1)聚合物支架，其厚度小于约100μm，并且包括从所述聚合物支架的至少一个表面延伸的结点结构；和
(2)在聚合物支架上的亲水性涂层，
其中，所述生物复合物被配置用于在无血管环境中实现所述生物复合物表面上的上皮细胞的持续活力。
2.如权利要求1所述的生物复合物，其中，所述聚合物支架是微孔生物材料，其包括具有结点和原纤维微结构的膨胀含氟聚合物膜，其中结点通过原纤维相互连接并且孔由位于结点和原纤维之间的空隙形成，以及
其中，所述结点结构从所述聚合物支架的第一表面延伸至其第二表面。
3.如权利要求1所述的生物复合物，其中，所述聚合物支架是微孔生物材料，其包括具有结点和原纤维微结构的膨胀非氟聚合物膜，其中结点通过原纤维相互连接并且孔由位于结点和原纤维之间的空隙形成，以及
其中，所述结点结构从所述聚合物支架的第一表面延伸至第二表面。
4.如权利要求2所述的生物复合物，其中，所述孔的尺寸大于约30μm。
5.如权利要求2所述的生物复合物，其中，所述亲水性涂层涂覆所述结点，所述原纤维和所述结点结构。
6.如权利要求5所述的生物复合物，其中，所述微孔生物材料是具有所述结点和原纤维微结构的膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜。
7.如权利要求2所述的生物复合物，其中，所述聚合物支架是在其上具有所述结点结构的ePTFE膜，
其中，所述结点结构是附着到所述ePTFE膜的表面并从该表面凸起的ePTFE岛。
8.如权利要求8所述的生物复合物，其中，所述聚合物支架是三层结构，其包括其上包含所述结点结构的第一ePTFE膜，包含所述结点结构的第二ePTFE膜，和位于所述第一ePTFE膜和第二ePTFE膜之间的生物相容性粘合剂，
其中，所述结点结构是由ePTFE形成的柱。
9.如权利要求1-8中任一项所述的生物复合物，其中，所述亲水性涂层包含聚(四氟乙烯-共-乙烯醇)或聚乙烯醇。
10.一种人工角膜，其包括：
中心芯，其包括聚合物角膜替代物；和
围绕中心芯的微孔生物复合物，
其中，所述微孔生物复合物包括：
聚合物支架，其厚度小于约100μm，并且包括从所述聚合物支架的至少一个表面延伸的结点结构；和
在聚合物支架上的亲水性涂层，
其中，所述生物相容性复合物被配置用于在无血管环境中实现所述生物相容性复合物表面的上皮细胞的持续活力。
11.如权利要求10所述的人工角膜，其中，所述聚合物支架是微孔生物材料，其包括具有结点和原纤维微结构的膨胀含氟聚合物膜，其中结点通过原纤维相互连接并且孔由位于结点和原纤维之间的空隙形成，以及
其中，所述结点结构从所述聚合物支架的第一表面延伸至其第二表面。
12.如权利要求10所述的人工角膜，其中，所述聚合物支架是微孔生物材料，其包括具有结点和原纤维微结构的膨胀非氟聚合物膜，其中结点通过原纤维相互连接并且孔由位于结点和原纤维之间的空隙形成，以及
其中，所述结点结构从所述聚合物支架的第一表面延伸至其第二表面。
13.如权利要求11所述的人工角膜，其中，所述微孔生物材料是具有所述结点和原纤维微结构的膨胀含氟聚合物。
14.如权利要求11所述的人工角膜，其中，所述孔的尺寸大于约30μm。
15.如权利要求11所述的人工角膜，其中，所述亲水性涂层涂覆所述结点，所述原纤维和所述结点结构。
16.如权利要求15所述的人工角膜，其中，所述微孔生物材料是具有所述结点和原纤维微结构的膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜。
17.如权利要求10所述的人工角膜，其中，所述聚合物支架是在其上具有所述结点结构的ePTFE膜，
其中，所述结点结构是附着到所述ePTFE膜的表面并从该表面凸起的ePTFE岛。
18.如权利要求10所述的人工角膜，其中，所述聚合物支架是三层结构，其包括其上包含所述结点结构的第一ePTFE膜，包含所述结点结构的第二ePTFE膜，和位于所述第一ePTFE膜和第二ePTFE膜之间的生物相容性粘合剂，
其中，所述结点结构是由ePTFE形成的柱。
19.如权利要求10所述的人工角膜，其中，所述亲水性涂层包含聚(四氟乙烯-共-乙烯醇)或聚乙烯醇。
20.如权利要求10所述的人工角膜，其中，所述中心芯由配置成允许上皮细胞在其上生长的材料形成。
CN201980052732.6A 2018-06-14 2019-06-14 用于无血管环境和角膜植入物的上皮化微孔生物材料 Pending CN112584877A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862684843P 2018-06-14 2018-06-14
US62/684,843 2018-06-14
PCT/US2019/037301 WO2019241700A1 (en) 2018-06-14 2019-06-14 Epitheliazing microporous biomaterial for use in avascular environments and in corneal implants

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112584877A true CN112584877A (zh) 2021-03-30

Family

ID=67211867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980052732.6A Pending CN112584877A (zh) 2018-06-14 2019-06-14 用于无血管环境和角膜植入物的上皮化微孔生物材料

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20210252194A1 (zh)
EP (1) EP3806916A1 (zh)
JP (2) JP2021526921A (zh)
KR (1) KR20210019526A (zh)
CN (1) CN112584877A (zh)
AU (2) AU2019287735A1 (zh)
CA (2) CA3206692A1 (zh)
WO (1) WO2019241700A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11280504B2 (en) * 2020-05-20 2022-03-22 James T. Crawford, III Low air leakage, secure clean room with reduced contamination and secure chemical resistance

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1939957A (zh) * 2005-09-30 2007-04-04 通用电气公司 亲水膜及其相关方法
US20080255663A1 (en) * 2007-04-13 2008-10-16 Akpek Esen K Artificial Cornea and Method of Making Same

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA962021A (en) 1970-05-21 1975-02-04 Robert W. Gore Porous products and process therefor
US5183545A (en) 1989-04-28 1993-02-02 Branca Phillip A Electrolytic cell with composite, porous diaphragm
GB8915974D0 (en) 1989-07-12 1989-08-31 Gore W L & Ass Uk Hydrophilic semi-permeable ptfe membranes and their manufacture
US5462781A (en) 1991-06-14 1995-10-31 W. L. Gore & Associates, Inc. Surface modified porous expanded polytetrafluoroethylene and process for making
US5321109A (en) 1992-11-17 1994-06-14 Impra, Inc. Uniformly expanded PTFE film
EP0777567B1 (en) 1994-09-02 2001-08-22 W.L. Gore & Associates, Inc. Porous polytetrafluoroethylene compositions
US5476589A (en) 1995-03-10 1995-12-19 W. L. Gore & Associates, Inc. Porpous PTFE film and a manufacturing method therefor
WO1997010807A1 (en) 1995-09-22 1997-03-27 Gore Hybrid Technologies, Inc. Improved cell encapsulation device
US7049380B1 (en) 1999-01-19 2006-05-23 Gore Enterprise Holdings, Inc. Thermoplastic copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoromethyl vinyl ether and medical devices employing the copolymer
US6541589B1 (en) 2001-10-15 2003-04-01 Gore Enterprise Holdings, Inc. Tetrafluoroethylene copolymer
US20030225439A1 (en) * 2002-05-31 2003-12-04 Cook Alonzo D. Implantable product with improved aqueous interface characteristics and method for making and using same
US20040173978A1 (en) 2003-03-06 2004-09-09 Christopher Bowen PTFE membranes and gaskets made therefrom
US20060047311A1 (en) 2004-08-26 2006-03-02 Lutz David I Expanded PTFE articles and method of making same
US7531611B2 (en) 2005-07-05 2009-05-12 Gore Enterprise Holdings, Inc. Copolymers of tetrafluoroethylene
US7306729B2 (en) 2005-07-18 2007-12-11 Gore Enterprise Holdings, Inc. Porous PTFE materials and articles produced therefrom
JP5484663B2 (ja) 2007-09-25 2014-05-07 三洋電機株式会社 太陽電池モジュールの製造方法
US8637144B2 (en) 2007-10-04 2014-01-28 W. L. Gore & Associates, Inc. Expandable TFE copolymers, method of making, and porous, expended articles thereof
US20100081293A1 (en) 2008-10-01 2010-04-01 Applied Materials, Inc. Methods for forming silicon nitride based film or silicon carbon based film
US9139669B2 (en) 2009-03-24 2015-09-22 W. L. Gore & Associates, Inc. Expandable functional TFE copolymer fine powder, the expandable functional products obtained therefrom and reaction of the expanded products
DK2951235T3 (da) 2013-01-30 2017-11-27 Gore & Ass Fremgangsmåde til fremstilling af porøse artikler fra polyethylen med ultra-høj molekylvægt
EP2839949B1 (en) 2013-08-23 2016-10-12 W.L. Gore & Associates GmbH Process for the production of a structured film
US9932429B2 (en) 2014-07-29 2018-04-03 W. L. Gore & Associates, Inc. Method for producing porous articles from alternating poly(ethylene tetrafluoroethylene) and articles produced therefrom
US20160032069A1 (en) 2014-07-29 2016-02-04 W. L. Gore & Associates, Inc. Porous Articles Formed From Polyparaxylylene and Processes For Forming The Same
US9441088B2 (en) 2014-07-29 2016-09-13 W. L. Gore & Associates, Inc. Articles produced from VDF-co-(TFE or TrFE) polymers
US10987638B2 (en) 2015-06-19 2021-04-27 W. L. Gore & Associates, Inc. Asymmetric polytetrafluoroethylene composite having a macro-textured surface and method for making the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1939957A (zh) * 2005-09-30 2007-04-04 通用电气公司 亲水膜及其相关方法
US20080255663A1 (en) * 2007-04-13 2008-10-16 Akpek Esen K Artificial Cornea and Method of Making Same

Also Published As

Publication number Publication date
AU2019287735A1 (en) 2021-01-28
JP2021526921A (ja) 2021-10-11
JP2023133306A (ja) 2023-09-22
KR20210019526A (ko) 2021-02-22
WO2019241700A1 (en) 2019-12-19
CA3103272C (en) 2023-09-19
CA3103272A1 (en) 2019-12-19
US20210252194A1 (en) 2021-08-19
AU2022224781A1 (en) 2022-09-22
AU2022224781B2 (en) 2024-02-22
CA3206692A1 (en) 2019-12-19
EP3806916A1 (en) 2021-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2136737B1 (en) Artificial cornea
US6391055B1 (en) Artificial cornea
Chirila et al. Artificial cornea
EP2067453B1 (en) Keratoprosthesis
EP2389137B1 (en) Hydrophobic pseudo-endothelial implants for treating corneal edema
US20110125260A1 (en) Artificial cornea
JP2023133306A (ja) 無血管環境及び角膜移植で使用するための上皮化可能な微孔質生体材料
JP2023052434A (ja) 人工角膜
AU2024203344A1 (en) Epitheliazing microporous biomaterial for use in avascular environments and in corneal implants
JP2000325369A (ja) 人工角膜
Wnek et al. Corneal Implants/Traian V. Chirila, Celia R. Hicks
WO2004028410A1 (en) Biointegrable keratoprosthesis

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