CN114129769A - 具有药物缓释功能的人工房水微引流管及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及眼科医用生物材料技术领域，提供一种具有药物缓释功能的人工房水微引流管及制备方法，以生物相容性高分子材料制备载药微引流管基底，结合CAD/CAM辅助设计及飞秒激光技术，对载药微引流管基底进行造孔，同时通过嫁接偶联技术在基底表面共价接枝肝素涂层，其适用于微创植入，不仅生物相容性好、安全性高，而且具有良好的柔韧性和顺应性，管壁的阵列微孔结构能够有效进行房水分流，同时避免通道堵塞导致装置失效，并且其表面的肝素涂层能够有效的防止组织液或血液在其表面形成瘢痕或血栓，另外微引流管载有治疗性药物，缓释后能抑制周围组织的炎症、过敏、免疫等反应。

Description

具有药物缓释功能的人工房水微引流管及制备方法

技术领域

本发明涉及眼科医用生物材料技术领域，特别是涉及一种具有药物缓释功能的人工房水微引流管制备方法。

背景技术

青光眼是一种不可逆转的致盲性眼病，其特征为视乳头损伤和视力下降及相关视野缺损，发病的主要因素为病理性眼内压升高和视神经供血不足，但诱发青光眼的因素比较复杂。目前临床的主要治疗方法就是降低眼内压，早期青光眼的降眼压治疗主要采取药物的方式进行，但患者长期用药会产生耐药性，且大多数患者就诊时已处于中晚期，采用药物治疗不能满足需求，因此需要手术进行治疗。目前临床上手术治疗方式仍以滤过性手术(glaucoma filtration surgery，GFS)为主要术式，建立房水引流通道，达到降低眼压的效果。在滤过性手术中，小梁切除术目前阶段在我国仍是控制青光眼进程的主要诊治手段，然而其术后长期存在各种并发症如早期浅前房、前房积血、滤过泡包裹、脉络膜脱离或迟发脉络膜出血等，并且滤过泡的纤维化、瘢痕化会进一步导致手术的失败。

近年来，各式房水引流植入物被开发出来用于青光眼的治疗，并起到了较好的效果，然后仍存在各种问题，如结构较刚性，生物相容性不理想，植入物周围组织炎症反应强烈、组织增生等，严重甚至导致植入物移位、堵塞，导致装置失效需二次手术等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种具有药物缓释功能的人工房水微引流管及制备方法。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种具有药物缓释功能的人工房水微引流管制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：制备具有药物缓释功能的生物高分子材料微引流管基底；

S2：对微引流管基底管壁进行激光造孔；

S3：在步骤S2中获得的微引流管基底内外表面共价接枝肝素，形成肝素涂层，获得人工房水微引流管；

S4：清洗干燥，获得人工房水微引流管。

进一步，骤S1具体包括以下步骤：

S1.1：金属丝亲水性处理：将金属丝经等离子体表面处理后，浸入10％(w/w) 水溶性高分子溶液中30分钟，随后进行干燥，得到亲水性金属丝；

S1.2：配制10％-20％-40％(w/w)梯度浓度且含有治疗性药物的生物高分子溶液：将治疗性药物及生物高分子粉末溶于无菌注射水中，分别配制成含有药物的10％(w/w)、20％(w/w)、40％(w/w)生物高分子溶液，并于50℃～60℃下保温待用；

S1.3：配制交联固定液：将交联剂配制成1％(w/w)浓度的固定液，待用；

S1.4：将亲水性金属丝依次经过上述步骤S1.2中的10％-20％-40％(w/w) 梯度浓度生物高分子溶液，随后经过S1.3中的交联固定液进行交联固化，完成一个循环操作；重复循环操作1～100次，然后干燥并抽离金属丝，得到生物高分子材料引流管基底。

上述步骤是通过金属丝逐层浸提并交联干燥后抽离金属丝可得含有治疗性药物的生物高分子材料微引流管基底的过程。

具体的，所述步骤S1.1中的金属丝为不锈钢丝、镍钛丝中的一种，金属丝直径20～150μm，优选40～100μm。

具体的，所述步骤S1.1中制备水溶性高分子溶液的水溶性高分子为聚苯乙烯磺酸钠(PSS)、聚氧乙烯(PEO)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA) 中的一种，优选聚氧乙烯(PEO)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，更优选聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；

具体的，所述步骤S1.2中制备生物高分子溶液的生物高分子可以为几丁糖或其衍生物、透明质酸钠或其衍生物、海藻酸钠或其衍生物、明胶、丝素蛋白、纤维素及其衍生物中的一种，优选几丁糖或其衍生物、明胶、海藻酸钠或其衍生物，更优选为明胶；

具体的，所述步骤S1.2中的治疗性药物为激素类药物，所述激素类药物为泼尼松、甲泼尼松、倍他米松、丙酸倍氯米松、泼尼松龙、氢化可的松、地塞米松或其衍生物中的一种，优选为倍他米松、地塞米松或其衍生物，更优选为地塞米松或其衍生物；

具体的，所述激素类药物的浓度范围为1～5mg/ml。

具体的，所述步骤S1.3中配制交联固定液的交联剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3- 乙基碳二亚胺(EDC)、4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐(DMTMM)、巴豆醛、戊二醛、氯化钙中的一种，优选戊二醛；

具体的，步骤S2具体包括以下步骤：采用CAD/CAM辅助设计及飞秒激光技术对明胶微支架管壁进行造孔，得到具有阵列微孔的明胶微引流管。

具体的，所述飞秒激光采用冷光源，激光波长1064±10nm，阵列微孔孔径范围在30～100μm。

进一步，步骤S3具体包括以下步骤：

S3.1：配制含有酰肼基团的嫁接剂溶液；

S3.2：配制醛基化肝素溶液；

S3.3：将步骤S2得到的生物高分子引流管基底再次浸泡于交联剂溶液中充分交联活化1～12h，得到表面活化的生物高分子引流管基底；

S3.4：将步骤S3.3得到的表面活化的生物高分子引流管基底浸泡于含有酰肼基团的嫁接剂溶液中反应1-12h，得到表面接枝含有酰肼基团嫁接剂的引流管；

S3.5：将表面接枝含有酰肼基团嫁接剂的引流管浸泡于醛基化肝素溶液中反应1～12h，得到表面接枝肝素的引流管。

具体的，制备步骤S3.1中含有酰肼基团的嫁接剂溶液的嫁接剂为二酰肼、多酰肼及酰肼基团改性的生物大分子、酰肼基团修饰的人工合成聚合物中的一种；

其中，二酰肼为己二酸二酰肼、草酸二酰肼、琥珀酸二酰肼、丙二酸二酰肼、乙基丙二酸二酰肼、癸二酸二酰肼、异酞酸二酰肼、顺丁烯二酸二酰肼、庚二酸二酰肼、二硫代二丙酰肼中的一种；酰肼基团改性的生物大分子为酰肼基团改性的几丁糖、酰肼基团改性的透明质酸钠、酰肼基团改性的海藻酸钠、酰肼基团改性的明胶、酰肼基团改性的丝素蛋白、酰肼基团改性的纤维素中的一种；酰肼基团修饰的人工合成聚合物为酰肼基团改性的聚醚、酰肼基团改性的聚酯、酰肼基团改性的聚氨酯、酰肼基团改性的聚脲、酰肼基团改性的聚丙烯酸酯中的一种。

具体的，制备步骤S3.1中含有酰肼基团的嫁接剂溶液的浓度为0.01％～20％ (w/w)，溶剂为水、二甲亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺中的一种或由其中至少两种成分按不同比例组成的混合溶剂。

具体的，制备步骤S3.2中醛基化肝素溶液的醛基化肝素为肝素或肝素衍生物经过化学改性而使得其分子结构中含有醛基的肝素分子，化学改性的方法包括亚硝酸钠氧化或高碘酸钠氧化。

具体的，步骤S3.2中醛基化肝素溶液浓度为0.01％～20％(w/w)，溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、二甲亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺中的一种或由其中至少两种成分按不同比例组成的混合溶剂。

一种具有药物缓释功能的人工房水微引流管，采用上述制备方法制成，且所述微引流管内径为20～150μm，外径为100～500μm，管壁侧出孔的孔径 20～100μm；微引流管长度为2mm～12mm；优选地，管内径为50～80μm，管外径120～250μm，引流管长度3～8mm，管壁侧出孔的孔径50～80μm。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种具有药物缓释功能的人工房水微引流管制备方法及微引流管，以生物相容性高分子材料制备载药微支架基底，结合CAD/CAM辅助设计及飞秒激光技术，对载药微支架基底进行造孔，同时通过嫁接偶联技术在基底表面共价接枝肝素涂层，其适用于微创植入，不仅生物相容性好、安全性高，而且具有良好的柔韧性和顺应性，管壁的阵列微孔结构能够有效进行房水分流，同时避免通道堵塞导致装置失效，并且其表面的肝素涂层能够有效的防止组织液或血液在其表面形成瘢痕或血栓，另外微支架载有治疗性药物，缓释后能抑制周围组织的炎症、过敏、免疫等反应。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明人工房水微引流管的结构示意图。

图2是肝素涂涂层前后明胶片材接触角变化示意图。

图3是肝素涂涂层前后明胶片材染色对比示意图。

图4是肝素涂层前后胶片材耐久性变化趋势图。

图中：1000、微引流管，1020、中心孔，1030、管壁，1050、侧出孔。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

本发明的一种具有药物缓释功能的人工房水微引流管制备方法，包括以下步骤：

S1：制备具有药物缓释功能的生物高分子材料微引流管基底；

S2：对微引流管基底管壁进行激光造孔；

S3：在步骤S2中获得的微引流管基底内外表面共价接枝肝素，形成肝素涂层，获得人工房水微引流管；

S4：清洗干燥，获得人工房水微引流管。

如图1所示，一种具有药物缓释功能的人工房水微引流管1000，采用上述制备方法制成，且所述微引流管1000的中心孔1020的内径为20～150μm，外径为100～500μm，管壁1030上侧出孔1050的孔径20～100μm；微引流管长度为2mm～12mm；优选地，管内径为50～80μm，管外径120～250μm，引流管长度3～8mm，管壁侧出孔的孔径50～80μm。

典型实施例如下：

1：具有药物缓释功能的人工房水微引流管制备：

S1：制备微引流管基底：

S1.1：金属丝亲水性处理：选择直径为60μm的镍钛丝，经等离子体表面处理后，浸入10％(w/w)的聚乙烯吡咯烷酮溶液中30分钟，随后进行干燥，得到亲水性金属丝；

S1.2：配制10％-20％-40％(w/w)梯度浓度的明胶溶液：将明胶粉末溶于无菌注射水中，分别配制成10％(w/w)、20％(w/w)、40％(w/w)浓度的三个溶液，然后将地塞米松磷酸钠以2(mg/ml)的浓度分别溶解于10％(w/w)、20％ (w/w)、40％(w/w)浓度的三个明胶溶液中，并于50℃～60℃下保温待用；

S1.3：配制戊二醛交联固定液：将戊二醛交联剂配制成1％(w/w)浓度的固定液，待用；

S1.4：将亲水性镍钛丝依次经过上述步骤S1.2中的10％-20％-40％(w/w) 梯度浓度明胶溶液，随后经过S1.3中的戊二醛交联固定液进行交联固化，完成一个循环操作；重复循环操作30次，然后干燥并抽离镍钛丝，得到载有地塞米松磷酸钠的明胶微引流管基底；

S2：在载地塞米松磷酸钠的明胶微引流管管壁造孔：

采用CAD/CAM辅助设计及飞秒激光技术对载地塞米松磷酸钠的明胶微引流管壁进行造孔，激光波长1064±10nm，得到管壁具有～60μm孔径的阵列微孔结构的载地塞米松磷酸钠明胶微引流管。

S3：在载地塞米松磷酸钠的明胶微支架基底表面制备肝素涂层：

S3.1：配制10％(w/w)的己二酸二酰肼嫁接剂溶液：将10g己二酸二酰肼溶液溶于无菌注射水中，配制成10％(w/w)浓度的嫁接剂溶液；

S3.2：配制1％(w/w)的醛基化肝素溶液：将1g经过亚硝酸钠氧化的醛基化肝素溶于无菌注射水中，配制成1％(w/w)的醛基化肝素溶液；

S3.3：将步骤S2得到的管壁具有阵列微孔结构的载地塞米松磷酸钠明胶微引流管基底再次浸泡于1％(w/w)浓度的戊二醛固定液中充分交联活化12h，得到表面醛基活化的明胶微引流管；

S3.4：将步骤S3.3得到的表面醛基活化的明胶微引流管基底浸泡于10％ (w/w)的己二酸二酰肼嫁接剂溶液中反应1h，得到表面酰肼基团活化的明胶微引流管；

S3.5：将步骤S3.4得到的表面酰肼基团活化的明胶微引流管浸泡于1％ (w/w)的醛基化肝素溶液中反应12h，得到表面接枝肝素的明胶微引流管；

S4：清洗干燥：将步骤S3.5得到的表面接枝肝素的明胶微引流管清洗并干燥后，最终得到管壁具有阵列微孔结构的载地塞米松磷酸钠且具肝素涂层明胶微引流管。

2：测试制得的肝素涂层引流管表面亲水性改变(接触角测试)：

肝素涂层后会导致表面亲水性的改变，但由于引流管尺寸极小，较难进行接触角等测试，因此为研究涂层前后引流管表面的亲水性，以明胶片材 (1cm*1cm*0.1cm)代替引流管，对涂层前后明胶片材样品进行水接触角测量。

测试过程为：将20μL纯化水滴加在样品表面，分别在滴加后0、10、20、 30、40、50、60s时拍摄水和样品表面接触的截面图，获得7个不同时间点的水接触角数据，通过软件拟合计算其平均接触角。如图2所示，肝素涂层前后的接触角测试，从图中可以看出有肝素涂层的明胶片材接触角相比无涂层的明胶片材，接触角大幅减小，说明在特定的测定时间内亲水性大幅增加，证实肝素涂层接枝成功。

3、测试制得的肝素涂层引流管表面肝素分布均匀度：

肝素分子中的磺酸基能够与甲苯胺蓝(Toluidine Blue O,TBO)染料形成紫色络合物，故通过以下方式检测基材表面的肝素分布：

a、配制甲苯胺蓝溶液(0.01M HCl，0.2wt％NaCl，0.001wt％TBO)；

b、将待测样品(涂层前及涂层后)浸泡于甲苯胺蓝溶液中反应，随后取出，用纯化水冲洗，干燥后进行拍照观察基材表面颜色。

如图3所示，左侧为明胶片材涂层前染色，右侧为明胶片材涂层后染色，涂层前与涂层后的染色对比，从图中可以明显看出，肝素涂层后明胶片材被染成均匀紫红色，而未涂层明胶片材则无此变化呈绿色，说明肝素涂层成功接枝到明胶片材上。

4、测试制得的肝素涂层引流管耐久性：

肝素分子中的磺酸基能够与甲苯胺蓝(Toluidine Blue O,TBO)染料形成紫色络合物，该络合物在623nm处有特征吸收，故可通过紫外-可见分光光度法来测量涂层肝素中肝素含量，以明胶片材(1cm*1cm*0.1cm)代替引流管，测试方法如下：

a、配制甲苯胺蓝溶液(0.01M HCl，0.2wt％NaCl，0.001wt％TBO)；

b、将已知含量的标准肝素钠溶液2.5mL与2.5mL新鲜配制的甲苯胺蓝溶液混合振荡30s；

c、在上述试管中加入正己烷，充分振荡30s。取有机相，用分光光度计测定波长623nm处的吸光度，并绘制吸光度-肝素钠含量标准曲线；

d、将待测样品(涂层前及涂层后明胶片材)浸入5mL PBS中，37℃下，分别洗脱振荡0、1、2、4、7、15、30d后取出，然后浸泡在2.5mL新鲜配制的甲苯胺蓝溶液中，并稀释至5mL，室温下轻微振荡4h，取出样品；在波长623nm 处测定液体的吸光度，并参照标准曲线进行计算。

如图4所示，肝素涂层前后的耐久性测试，从图中可以发现，肝素涂层后的明胶片材其在BSS缓冲液中浸泡30天后其涂层密度依旧达到约4.5mg/cm²，说明共价接枝的肝素涂层耐久性良好。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种具有药物缓释功能的人工房水微引流管制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：制备含有治疗性药物的生物高分子材料微引流管基底；

S2：对微引流管基底管壁进行激光造孔；

S3：在步骤S2中获得的微引流管基底内外表面共价接枝肝素，形成肝素涂层；

S4：清洗干燥，获得人工房水微引流管。

2.如权利要求1所述的具有药物缓释功能的人工房水微引流管制备方法，其特征在于：步骤S1具体为：

S1.1：金属丝亲水性处理：将金属丝经等离子体表面处理后，浸入10%（w/w）水溶性高分子溶液中30分钟，随后进行干燥，得到亲水性金属丝；

S1.2：配制10%-20%-40%（w/w）梯度浓度且含有治疗性药物的生物高分子溶液：将治疗性药物及生物高分子粉末溶于无菌注射水中，分别配制成含有药物的10%（w/w）、20%（w/w）、40%（w/w）生物高分子溶液，并于50℃~60℃下保温待用；

S1.3：配制交联固定液：将交联剂配制成1%（w/w）浓度的固定液，待用；

S1.4：将亲水性金属丝依次经过上述步骤S1.2中的10%-20%-40%（w/w）梯度浓度生物高分子溶液，随后经过S1.3中的交联固定液进行交联固化，完成一个循环操作；重复循环操作1~100次，然后干燥并抽离金属丝，得到生物高分子材料引流管基底。

3.如权利要求2所述的具有药物缓释功能的人工房水微引流管制备方法，其特征在于：所述步骤S1.2中的治疗性药物为激素类药物，所述激素类药物为泼尼松、甲泼尼松、倍他米松、丙酸倍氯米松、泼尼松龙、氢化可的松、地塞米松或其衍生物中的一种。

4.如权利要求3所述的具有药物缓释功能的人工房水微引流管制备方法，其特征在于：所述激素类药物为倍他米松、地塞米松或其衍生物。

5.如权利要求4所述的具有药物缓释功能的人工房水微引流管制备方法，其特征在于：所述激素类药物为地塞米松或其衍生物。

6.如权利要求3所述的具有药物缓释功能的人工房水微引流管制备方法，其特征在于：所述激素类药物的浓度范围为1~5mg/ml。

7.如权利要求1所述的具有药物缓释功能的人工房水微引流管制备方法，其特征在于：步骤S2具体为：采用CAD/CAM辅助设计及飞秒激光技术对步骤S1得到的微引流管基底管壁进行造孔，得到具有阵列微孔结构的微引流管。

8.如权利要求7所述的具有药物缓释功能的人工房水微引流管制备方法，其特征在于：所述飞秒激光采用冷光源，激光波长1064±10nm，阵列微孔孔径范围在30~100μm。

9.如权利要求1所述的具有药物缓释功能的人工房水微引流管制备方法，其特征在于：步骤S3具体包括以下步骤：

S3.1：配制含有酰肼基团的嫁接剂溶液；

S3.2：配制醛基化肝素溶液；

S3.3：将步骤S2得到的生物高分子引流管基底再次浸泡于交联剂溶液中充分交联活化1~12h，得到表面活化的生物高分子引流管基底；

S3.4：将步骤S3.3得到的表面活化的生物高分子引流管基底浸泡于含有酰肼基团的嫁接剂溶液中反应1-12h，得到表面接枝含有酰肼基团嫁接剂的引流管；

S3.5：将表面接枝含有酰肼基团嫁接剂的引流管浸泡于醛基化肝素溶液中反应1~12h，得到表面接枝肝素的引流管。

10.一种具有药物缓释功能的人工房水微引流管，其特征在于：采用如权利要求1-8任一项所述制备方法制成，且所述微引流管内径为20~150μm，外径为100~500μm，管壁侧出孔的孔径30~100μm；微引流管长度为2mm~12mm。

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