CN113101411A - 一种角膜基质内人工角膜内皮及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种角膜基质内人工角膜内皮及其制备方法。制备方法包括如下步骤：干态硅水凝胶模胚的制备：将硅水凝胶单体聚合为干态硅水凝胶模胚；车削成型：将干态硅水凝胶模胚固定在数控车床上，车削出人工角膜内皮，它的前表面曲率半径与角膜前表面一致，后表面曲率半径与角膜后表面接近；抛光、水合：再将人工角膜内皮前、后表面抛光，修整，在生理盐水中充分水合，形成胶态角膜内皮。本发明突破了角膜内皮移植必须依赖高质量捐献人角膜的瓶颈，而且，人工角膜内皮植入患者角膜基质层间，既不发生人工角膜脱出，又不干扰眼内，非常安全。

Description

一种角膜基质内人工角膜内皮及其制备方法
技术领域
本发明涉及人工角膜技术领域，具体为一种角膜基质内人工角膜内皮及其制备方法。
背景技术
角膜是位于眼球最前端的一层透明薄膜，从外到内依次分为上皮细胞层、前弹力层、基质层、后弹力层和内皮细胞层。中央角膜厚度约520-540微米，其中的内皮细胞层厚度约10-20微米。角膜内皮细胞是一层单层细胞，对维持角膜的透明性起到至关重要的作用。由于角膜直接与外界环境接触，极易受到机械外伤、热烧伤、化学烧伤及病原微生物的感染，角膜还可能出现先天遗传性或发育性异常，致使角膜发生病变，使透明的角膜变得混浊而导致患者失明。在各种可能导致角膜混浊的原因中，有的仅仅引起角膜内皮细胞的病变或损伤，使角膜基质中的水分子不能排出角膜外，导致弥漫性角膜水肿，但角膜的其他组织仍然正常。这种由于角膜内皮细胞病变或损伤引起的角膜水肿可以通过角膜内皮移植而治愈。然而，由于捐献角膜极为匮乏致使角膜移植手术的开展严重受限，其中以角膜内皮移植受限最明显。因为角膜内皮细胞是整个角膜组织中活性最脆弱的部分，只有最新鲜和细胞活性最好的捐献角膜才能用于角膜内皮移植，而一般活性的捐献角膜可用于板层角膜移植或穿透性角膜移植。因此，在各种类型的角膜移植(板层角膜移植、穿透性角膜移植和角膜内皮移植)中，角膜内皮移植对捐献角膜的要求最高，开展的难度最大。
有鉴于此，本专利发明了一种人工角膜内皮，通过角膜基质内植入，达到阻止角膜水肿的作用，发挥与角膜内皮细胞等效的功能。
发明内容
高质量捐献人角膜极度匮乏是角膜内皮移植的瓶颈。针对这一现状，本发明的目的是提供一种角膜基质内人工角膜内皮及其制备方法，以解决角膜内皮病变引起的角膜水肿的治疗高度依赖捐献角膜的问题，同时也避免了其他人工角膜植入后的创口渗漏和人工角膜脱出。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种角膜基质内人工角膜内皮的制备方法，包括如下步骤：
(1)干态硅水凝胶模胚的制备：将硅水凝胶单体聚合为干态硅水凝胶模胚；
(2)车削成型：将干态硅水凝胶模胚固定在数控车床上，车削出人工角膜内皮，它的前表面曲率半径与角膜前表面一致，后表面曲率半径与角膜后表面接近；
(3)抛光、水合：再将步骤(2)制得的人工角膜内皮前、后表面抛光，修整，在生理盐水中充分水合，形成胶态人工角膜内皮。
优选地，步骤(1)中，模胚材料也可以采用矽水胶、水凝胶和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等其他高分子材料。
优选地，步骤(2)中，人工角膜内皮的产品参数为，中央厚度70-100微米，周边部逐渐变薄，直径5-8mm。
优选地，步骤(2)中，也可以通过旋转成型或铸模成型法等方法制作人工角膜内皮。
优选地，步骤(1)中，干态硅水凝胶模胚的制备方法，具体如下：
S1.按照以下质量百分数称取各原料：含硅单体23-40％、亲水性单体36-52％、交联剂0.05-8％、光/热引发剂0.05-5％，其余为溶剂；
S2.将各组分按配方量混合搅拌均匀后注入模具中，在常规加热或紫外灯照射条件下发生聚合反应；
S3.将模具置于体积分数为10-30％的醇类溶剂中进行分离，收集得到硅水凝胶模胚；
S4.将所述模胚置于体积分数为10-20％的异丙醇中改制1h；异丙醇作为清洗去油剂，可使模胚上的油脂材料完全被清洗，提升模胚透亮度的同时，使模胚上的通道打开，从而提高模胚的透氧系数；
S5.将改制后的模胚用纯水浸泡置换1-3次，随后置于0.9％的生理盐水中置换30-60分钟，最后用0.9％的生理盐水封存于西林瓶中，灭菌，即得到成品模胚。
优选地，含硅单体为甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷、(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基二(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷、1,3-双(3-甲基丙烯酰氧丙基)四(三甲基硅氧基)二硅氧烷、聚(二甲基硅氧烷)端二(羟基烷基)、或其组合
优选地，亲水性单体为烷基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯吡咯烷酮、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N-丙基(甲基)丙烯酰胺、N-2-羟乙基(甲基)丙烯酰胺、及其组合；
优选地，溶剂为1，2-丙二醇、正丁醇或正己醇。
采取上述方法制备而成的人工角膜内皮。
本发明的有益效果在于：
目前角膜内皮细胞病变引起的角膜水肿只能采用角膜内皮移植来治疗，高度依赖高质量的新鲜的捐献人角膜，使绝大多数患者得不到治疗。本发明突破了依赖高质量捐献人角膜的瓶颈，而且，人工角膜内皮植入患者角膜基质层间，既不发生人工角膜脱出，又不干扰眼内，非常安全。
本发明人工角膜内皮的材质为硅水凝胶，含水量中等、透氧系数大，柔软，具有良好的舒适行和良好的市场前景。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的人工角膜内皮置入后的效果图。
附图标记说明：
1-人工角膜内皮，2-角膜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
一种角膜基质内人工角膜内皮的制备方法，包括如下步骤：
(1)干态硅水凝胶模胚的制备：具体步骤如下：
S1.按照以下质量百分数称取各原料：含硅单体32％、亲水性单体44％、交联剂0.43％、光/热引发剂0.26％，其余为溶剂；
S2.将各组分按配方量混合搅拌均匀后注入模具中，在常规加热或紫外灯照射条件下发生聚合反应；
S3.将模具置于体积分数为20％的醇类溶剂中进行分离，收集得到硅水凝胶模胚；
S4.将所述模胚置于体积分数为15％的异丙醇中改制1h；异丙醇作为清洗去油剂，可使模胚上的油脂材料完全被清洗，提升模胚透亮度的同时，使模胚上的通道打开，从而提高模胚的透氧系数；
S5.将改制后的模胚用纯水浸泡置换2次，随后置于0.9％的生理盐水中置换45分钟，最后用0.9％的生理盐水封存于西林瓶中，灭菌，即得到成品模胚；
(2)车削成型：将干态硅水凝胶模胚固定在数控车床上，车削出人工角膜内皮，它的前表面曲率半径与角膜前表面一致，后表面曲率半径与角膜后表面接近，其中，人工角膜内皮的产品参数为，中央厚度70-100微米，周边部逐渐变薄，直径5-8mm；
(3)抛光、水合：再将步骤(2)制得的人工角膜内皮前、后表面抛光，修整，在生理盐水中充分水合，形成胶态人工角膜内皮。
步骤(1)中，含硅单体为甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷、(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基二(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷按照质量比2:1混合而成。
亲水性单体为烷基(甲基)丙烯酰胺；
溶剂为1，2-丙二醇。
实施例2
一种角膜基质内人工角膜内皮的制备方法，包括如下步骤：
(1)干态硅水凝胶模胚的制备：具体步骤如下：
S1.按照以下质量百分数称取各原料：含硅单体23％、亲水性单体36％、交联剂0.05％、光/热引发剂0.05％，其余为溶剂；
S2.将各组分按配方量混合搅拌均匀后注入模具中，在常规加热或紫外灯照射条件下发生聚合反应；
S3.将模具置于体积分数为10％的醇类溶剂中进行分离，收集得到硅水凝胶模胚；
S4.将所述模胚置于体积分数为10％的异丙醇中改制1h；异丙醇作为清洗去油剂，可使模胚上的油脂材料完全被清洗，提升模胚透亮度的同时，使模胚上的通道打开，从而提高模胚的透氧系数；
S5.将改制后的模胚用纯水浸泡置换1次，随后置于0.9％的生理盐水中置换30分钟，最后用0.9％的生理盐水封存于西林瓶中，灭菌，即得到成品模胚；
(2)车削成型：将干态硅水凝胶模胚固定在数控车床上，车削出人工角膜内皮，它的前表面曲率半径与角膜前表面相适应，后表面曲率半径与角膜后表面接近，其中，人工角膜内皮的产品参数为，中央厚度70-100微米，周边部逐渐变薄，直径5-8mm；
(3)抛光、水合：再将步骤(2)制得的人工角膜内皮前、后表面抛光，修整，在生理盐水中充分水合，形成胶态人工角膜内皮。
步骤(1)中，含硅单体为1,3-双(3-甲基丙烯酰氧丙基)四(三甲基硅氧基)二硅氧烷、聚(二甲基硅氧烷)端二(羟基烷基)按照质量比1:1混合而成。
亲水性单体为烷基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯吡咯烷酮、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N-丙基(甲基)丙烯酰胺、N-2-羟乙基(甲基)丙烯酰胺按照质量比1:1:1:1:1:1混合而成；
溶剂为正丁醇。
实施例3
一种角膜基质内人工角膜内皮的制备方法，包括如下步骤：
(1)干态硅水凝胶模胚的制备：具体步骤如下：
S1.按照以下质量百分数称取各原料：含硅单体40％、亲水性单体52％、交联剂8％、光/热引发剂5％，其余为溶剂；
S2.将各组分按配方量混合搅拌均匀后注入模具中，在常规加热或紫外灯照射条件下发生聚合反应；
S3.将模具置于体积分数为30％的醇类溶剂中进行分离，收集得到硅水凝胶模胚；
S4.将所述模胚置于体积分数为20％的异丙醇中改制1h；异丙醇作为清洗去油剂，可使模胚上的油脂材料完全被清洗，提升模胚透亮度的同时，使模胚上的通道打开，从而提高模胚的透氧系数；
S5.将改制后的模胚用纯水浸泡置换3次，随后置于0.9％的生理盐水中置换60分钟，最后用0.9％的生理盐水封存于西林瓶中，灭菌，即得到成品模胚；
(2)车削成型：将干态硅水凝胶模胚固定在数控车床上，车削出人工角膜内皮，它的前表面曲率半径与角膜前表面相适应，后表面曲率半径与角膜后表面接近，其中，人工角膜内皮的产品参数为，中央厚度70-100微米，周边部逐渐变薄，直径5-8mm；
(3)抛光、水合：再将步骤(2)制得的人工角膜内皮前、后表面抛光，修整，在生理盐水中充分水合，形成胶态人工角膜内皮。
步骤(1)中，含硅单体为甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷。
亲水性单体为N-乙烯吡咯烷酮、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N-丙基(甲基)丙烯酰胺、N-2-羟乙基(甲基)丙烯酰胺按照质量比2:1:1:2混合而成；
溶剂为正己醇。
实施例4
本实施例与实施例1的区别仅在于，模胚材料采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
实施例5
本实施例与实施例1的区别仅在于，
步骤(2)中，通过旋转成型或铸模成型法制作人工角膜内皮。
使用时，人工角膜内皮1植入患者角膜2基质层间，如图1所示。既不发生人工角膜脱出，又不干扰眼内，非常安全。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种角膜基质内人工角膜内皮的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)干态硅水凝胶模胚的制备：将硅水凝胶单体聚合为干态硅水凝胶模胚；
(2)车削成型：将干态硅水凝胶模胚固定在数控车床上，车削出人工角膜内皮，它的前表面曲率半径与角膜前表面一致，后表面曲率半径与角膜后表面接近；
(3)抛光、水合：再将步骤(2)制得的人工角膜内皮前、后表面抛光，修整，在生理盐水中充分水合，形成胶态人工角膜内皮。
2.如权利要求1所述的一种角膜基质内人工角膜内皮的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，模胚材料也可采用矽水胶、水凝胶或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
3.如权利要求1所述的一种角膜基质内人工角膜内皮的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，人工角膜内皮的产品参数为，中央厚度70-100微米，周边部逐渐变薄，直径5-8mm。
4.如权利要求1所述的一种角膜基质内人工角膜内皮的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，人工角膜内皮成型方法通过旋转成型或铸模成型法。
5.如权利要求1所述的一种角膜基质内人工角膜内皮的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，干态硅水凝胶模胚的制备方法，具体如下：
S1.按照以下质量百分数称取各原料：含硅单体23-40％、亲水性单体36-52％、交联剂0.05-8％、光/热引发剂0.05-5％，其余为溶剂；
S2.将各组分按配方量混合搅拌均匀后注入模具中，在常规加热或紫外灯照射条件下发生聚合反应；
S3.将模具置于体积分数为10-30％的醇类溶剂中进行分离，收集得到硅水凝胶模胚；
S4.将所述模胚置于体积分数为10-20％的异丙醇中改制1h；异丙醇作为清洗去油剂，可使模胚上的油脂材料完全被清洗，提升模胚透亮度的同时，使模胚上的通道打开，从而提高模胚的透氧系数；
S5.将改制后的模胚用纯水浸泡置换1-3次，随后置于0.9％的生理盐水中置换30-60分钟，最后用0.9％的生理盐水封存于西林瓶中，灭菌，即得到成品模胚。
6.如权利要求5所述的一种角膜基质内人工角膜内皮的制备方法，其特征在于，含硅单体为甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷、(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基二(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷、1,3-双(3-甲基丙烯酰氧丙基)四(三甲基硅氧基)二硅氧烷、聚(二甲基硅氧烷)端二(羟基烷基)、或其组合。
7.如权利要求5所述的一种角膜基质内人工角膜内皮的制备方法，其特征在于，亲水性单体为烷基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯吡咯烷酮、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N-丙基(甲基)丙烯酰胺、N-2-羟乙基(甲基)丙烯酰胺、及其组合。
8.如权利要求5所述的一种角膜基质内人工角膜内皮的制备方法，其特征在于，溶剂为1，2-丙二醇、正丁醇或正己醇。
9.一种采用权利要求1-8任一项所述的角膜基质内人工角膜内皮的制备方法制备而成的人工角膜内皮。
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