CN114632187B - 用于青光眼房水引流的肝素涂层多孔微支架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于青光眼房水引流的肝素涂层多孔微支架，通过烧结→固化→去珠粒→去残留→干燥制得生物高分子多孔微支架基底；再通过嫁接技术，在多孔微支架基底上共价接枝肝素，形成肝素涂层的生物高分子多孔微支架。这样制得的肝素涂层多孔微支架不仅生物相容性好、安全性高，具有良好的柔韧性和顺应性，且表面的肝素涂层可以有效的避免对周围组织造成刺激，同时支架中的多孔结构不仅可以起到持续有效的引流房水作用，而且植入后长期与组织接触可以引导组织向支架内扩展生长，进而能够避免周围组织的纤维化及瘢痕化，进一步降低手术可能出现的并发症。

Description

用于青光眼房水引流的肝素涂层多孔微支架

技术领域

本发明涉及眼科医用装置技术领域，尤其是一种用于青光眼房水引流的肝素涂层多孔微支架。

背景技术

房水由睫状体中睫状突毛细血管的非色素上皮细胞产生和睫状体的血液渗出，通过扩散及分泌进入后房，越过瞳孔到达前房，再从前房角的小梁网和小梁间隙进入Schlemm管（施利曼氏管），然后通过集液管和房水静脉汇入巩膜表面的睫状前静脉，回流到血循环，另有少部分从房角的睫状带经由葡萄膜巩膜途径引流和通过虹膜表面隐窝吸收。在房水循环途径中任何一环发生阻碍，均可导致眼压升高而引起病理性改变，即青光眼的产生。青光眼是导致人类失明的三大致盲眼病之一，总人群发病率为1%，45岁以后为2%。目前存在可用于青光眼的多种治疗方法，如药物疗法、激光小梁成形术、小梁切除术等，而当这些手术方式均已无效的情况下，最为有效的手术的则是通过植入人工引流装置把房水排出前房从而达到降低眼压的目的。人工房水引流装置植入术始于Molteno，从传统的非限制性房水引流装置到限制性引流装置，直至目前更具临床倾向的微创式人工房水引流装置，人工引流装置一直在精进，在带给患者疗效的同时，也尽可能降低对患者造成的创伤，带给患者更好的术后体验。

与传统引流装置相比，微创式引流装置在植入手术时治疗伤口面积小、患者恢复期短、不良反应和并发症明显减少，因此得到了广泛的研究和关注。这种引流装置尺寸非常细小，通过输送器以微创方式输送到合适位置，将房水从前房导出从而达到降眼压的作用。中国专利CN107811752A公开了一种微型壳聚糖青光眼引流管，具有中空的管状结构，内径300～700μm，外径400～950μm；中国专利CN103298435A公开了一种交联明胶眼内分流器，具有中空管状结构，内径10～200μm，外径190～300μm；中国专利CN110524769A公开了一种明胶材质的微引流管，具有中空的管状结构，内径100～500μm，外径300～1000μm；中国专利CN111467581A公开了一种丙烯酸酯类材质的青光眼引流管，具有中空管状结构，内径35～75μm，外径300～400μm；这些引流器具有较好的柔韧性和顺应性，且均是外壁均匀光滑且中空的管状结构，短期内确实能够有效达到房水的引流效果，但是长期与组织接触还存在一些问题，如体内的炎症及免疫等反应，会刺激组织在植入物表面会形成纤维包膜、瘢痕，易引起管道堵塞从而使装置失效。中国专利CN107837139A中公开了一种超高分子量聚乙烯在模具中烧结成型的房水引流装置，这种房水引流装置为管壁多孔的中空管状结构，通过构建脉络膜巩膜引流途径将房水从前房排出，较好达到降低眼压的目的，但这种通过烧结方式制得的装置刚性较强，缺乏柔韧性和顺应性，虽然聚乙烯材质比较惰性使得周围组织较难黏附，但是长期植入后，与周围软组织之间的微小摩擦仍会导致持续刺激和异物反应，进而导致周围组织的纤维化和瘢痕的形成，阻止房水的再吸收，并最终导致装置失效及需要进行二次手术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种用于青光眼房水引流的肝素涂层多孔微支架。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于青光眼房水引流的肝素涂层多孔微支架，包括如下工艺步骤：

（1）制备多孔微支架基底：

a.烧结：将一定尺寸的单分散热塑性珠粒放置于聚醚醚酮模具中，并置于烘箱中，将珠粒烧结成一结合体；

b.固化：将结合体冷却后取出，用生物高分子溶液充分浸渍渗透，再置于交联剂中交联并干燥固化；

c. 去珠粒：固化后去除模具，将得到的含有珠粒的结合体固化胶体置于有机溶剂中，索氏提取除去胶体中的珠粒；

d.去残留：将去除珠粒的胶体依次用丙酮、注射水清洗去除残留溶剂；

e.干燥：将取出残留的胶体在氮气气流下干燥，得到生物高分子多孔微支架基底；

（2）制备肝素涂层：

将步骤（1）中得到的生物高分子多孔微支架基底用交联剂充分交联活化，再与含酰肼基团的嫁接剂溶液充分反应，得到表面接枝酰肼基团嫁接剂的多孔微支架，将表面接枝含有酰肼基团嫁接剂的多孔微支架浸泡于醛基化肝素溶液中充分反应，得到表面接枝肝素的多孔微支架，随后用注射水清洗、氮气气流干燥，得到肝素涂层的生物高分子多孔微支架。

烧结可以将模板和珠粒连接在一起，这样支架成型再去除模板后，支架孔都是连通的，浸渍渗透可以把材料均匀的分散到珠粒周围，交联固化可以防止材料后面处理时复溶，索式提取便于有效去除珠粒，去除残留是去除对人体有害的残留溶剂，保证安全性；制得的肝素涂层的生物高分子多孔微支架的多孔结构不仅可以起到持续有效的引流房水作用，而且植入后长期与组织接触可以引导组织向微支架内扩展生长，进而能够避免周围组织的纤维化及瘢痕化，表面的肝素涂层可以有效的避免对周围组织造成刺激。

进一步地限定，所述步骤（1）中单分散热塑性珠粒为聚苯乙烯珠粒、聚甲基丙烯酸甲酯珠粒或聚碳酸脂珠粒中的一种，且单分散热塑性珠粒的直径为10μm～200μm。

进一步地限定，所述步骤（1）中聚醚醚酮模具具有中空部位，单分散热塑性珠粒置于该中空部位上，所述中空部位的横截面形状为圆形、圆角矩形、矩形、椭圆形或钻石形中的一种，其横截面的周边线型为直线型、波浪线型或锯齿线型中的一种。

进一步地限定，所述步骤（1）中烧结温度为150℃～250℃，烧结时间为1h～24h.

进一步地限定，所述步骤（1）中生物高分子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、纤维素或纤维素衍生物中的一种。优选几丁糖或其衍生物、明胶、海藻酸钠或其衍生物，最优选为明胶。上述优选物质中均含有丰富的基团，便于后续的交联

进一步地限定，所述步骤（1）中交联固化的时间为12h～72h，所述交联剂为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、巴豆醛、戊二醛或氯化钙中的一种。为了能有效与上述优选的生物高分子交联，交联剂优选戊二醛。

进一步地限定，所述步骤（1）中有机溶剂为乙酸乙酯、四氢呋喃、二氯甲烷、乙醇或丙酮中的一种；索氏提取时间为4h～12h。

进一步地限定，所述步骤（1）中制得的生物高分子多孔微支架基底的长为2mm～12mm，宽400μm～2000μm，厚200μm～1000μm；生物高分子多孔微支架基底的横截面形状为圆形、圆角矩形、矩形、椭圆形或钻石形中的一种；生物高分子多孔微支架基底横截面的周边线型可以为直线型、波浪线型或锯齿线型中的一种；该生物高分子多孔微支架基底的孔径平均直径为10μm～100μm。孔径小于30μm容易堵孔，孔径大易于房水引流，但是将导致支架尺寸增大，造成的创伤大。故优选地，该生物高分子多孔微支架基底的孔径平均直径在30μm～70μm之间。基底过大或过小不利于将房水引流至脉络膜上腔或者结膜下。故优选地，生物高分子多孔微支架基底的基底长4mm～8mm，宽600μm～1200μm，厚400μm～800μm。

进一步地限定，所述步骤（2）中含酰肼基团嫁接剂的溶液的浓度为0.01%（w/w）～20%（w/w），其溶剂为水、二甲亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或由其中至少两种成分按不同比例组成的混合溶剂；

含酰肼基团的嫁接剂为二酰肼、多酰肼及酰肼基团改性的生物大分子或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、庚二酸二酰肼或二硫代二丙酰肼其中的一种；

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或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或酰肼基团改性的聚丙烯酸酯中的一种。

进一步地限定，所述步骤（2）中醛基化肝素溶液的浓度为0.01%（w/w）～20%（w/w），其溶剂为水、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-二甲基乙酰胺或由其中至少两种成分按不同比例组成的混合溶剂；

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，其中，采用的化学改性方法包括亚硝酸钠氧化或高碘酸钠氧化。

本发明的有益效果是：本发明不仅生物相容性好、安全性高，具有良好的柔韧性和顺应性，且表面的肝素涂层可以有效的避免对周围组织造成刺激，同时支架中的多孔结构不仅可以起到持续有效的引流房水作用，而且植入后长期与组织接触可以引导组织向支架内扩展生长，进而能够避免周围组织的纤维化及瘢痕化，进一步降低手术可能出现的并发症。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例1与现有技术中引流管的孔隙率对比图。

图2是本发明实施例1表面有肝素层与没有肝素层的着色对比图。

图3是本发明实施例1吸光度的曲线图。

图4是本发明实施例1涂层稳定性的曲线图。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图，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。

实施例1

将粒径为50μm的单分散聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）珠粒放置于圆柱体聚醚醚酮（PEEK）模具中的中空部位（中空部位横截面形状为圆角矩形，长1.1mm、宽0.6mm、深10mm，圆角矩形的边为直线型），放好后连同模具一并置于烘箱中将珠粒烧结（烧结温度微180℃，烧结时间为2h）；烧结完成并冷却后，用明胶溶液（浓度为40%w/w）充分浸渍渗透，随后放置于戊二醛交联剂（浓度为25%w/w, pH值为 7.4）中交联固化24h；固化后去除模具，将得到的含有PMMA珠粒的固化胶体干燥后置于二氯甲烷有机溶剂中，索氏提取6h除去胶体中的PMMA珠粒；随后依次用丙酮、注射水清洗去除残留溶剂；在氮气气流下干燥，得到明胶多孔微支架基底；

将明胶多孔微支架基底首先用戊二醛交联剂（浓度为2.5%w/w, pH值为 7.4）充分交联活化2h，用注射水清洗去除游离的交联剂后，与己二酸二酰肼嫁接剂溶液（浓度为10%w/w）充分反应，得到表面接枝己二酸二酰肼嫁接剂的明胶多孔微支架；用注射水清洗去除游离的己二酸二酰肼嫁接剂后，将多孔微支架浸泡于醛基化肝素溶液（浓度微1%w/w）中充分反应12h，得到表面接枝肝素的明胶多孔微支架；最后用注射水清洗、氮气气流干燥，得到最终的肝素涂层的明胶多孔微支架。

将实施例1的肝素涂层的明胶多孔微支架进行孔隙率测试：

将肝素涂层明胶多孔微支架用游标卡尺分别精密测定支架材料的两个边长和厚度并计算出支架的体积为(V₁)，称重为(W₁)，样品浸入无水乙醇溶液中至饱和，取出称重为(W₂)，无水乙醇的密度记为ρ，按式（I）计算多孔微支架的孔隙率P(％)。

P=(W₂-W₁)/(ρ•V₁)×100% （I） ，

式（I）中：

P：样品的孔隙率，以％表示；

W₂：样品在乙醇中浸泡至饱和的质量，单位为克(g)；

W₁：样品在乙醇中浸泡前的质量，单位为克(g)；

ρ：无水乙醇的密度0.79 g/cm³；

V₁：支架材料的体积，单位为cm³。

由图1可见，本实施例1的孔隙率（图中“2”表示的柱形）比现有技术中引流管（图中“1”表示的柱形）的孔隙率大，可以起到持续有效的引流房水作用。

测试实施例1的肝素涂层明胶多孔微支架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2所示，涂层后的基材（图中（2）表示的）表面颜色比涂层前的基材（图中（1）表示的）表面颜色深，即多孔微支架表面肝素分布的均匀度高，可以有效的避免对周围组织造成刺激。

测试实施例1的明胶多孔微支架表面的肝素涂层稳定性：

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）代替多孔引流支架，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，如图3所示，其中，Abs为吸光度值；

d、将待测样品（涂层前及涂层后明胶片材）浸入5mL PBS（磷酸盐缓冲盐溶液）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，得到如图4所示的涂层稳定性曲线。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于青光眼房水引流的肝素涂层多孔微支架，其特征在于，包括如下工艺步骤：

（1）制备多孔微支架基底：

a.烧结：将一定尺寸的单分散热塑性珠粒放置于聚醚醚酮模具中，并置于烘箱中，将珠粒烧结成一结合体；

b.固化：将结合体冷却后取出，用生物高分子溶液充分浸渍渗透，再置于交联剂中交联并干燥固化；

c. 去珠粒：固化后去除模具，将得到的含有珠粒的结合体固化胶体置于有机溶剂中，索氏提取除去胶体中的珠粒；

d.去残留：将去除珠粒的胶体依次用丙酮、注射用水清洗去除残留溶剂；

e.干燥：将取出残留的胶体在氮气气流下干燥，得到生物高分子多孔微支架基底；

（2）制备肝素涂层：

将步骤（1）中得到的生物高分子多孔微支架基底用交联剂充分交联活化，再与含酰肼基团的嫁接剂溶液充分反应，得到表面接枝酰肼基团嫁接剂的多孔微支架，将表面接枝含有酰肼基团嫁接剂的多孔微支架浸泡于醛基化肝素溶液中充分反应，得到表面接枝肝素的多孔微支架，随后用注射用水清洗、氮气气流干燥，得到肝素涂层的生物高分子多孔微支架。

2.根据权利要求1所述的用于青光眼房水引流的肝素涂层多孔微支架，其特征在于：所述步骤（1）中单分散热塑性珠粒为聚苯乙烯珠粒、聚甲基丙烯酸甲酯珠粒或聚碳酸酯珠粒中的一种，且单分散热塑性珠粒的直径为10μm～200μm。

3.根据权利要求1所述的用于青光眼房水引流的肝素涂层多孔微支架，其特征在于：所述步骤（1）中聚醚醚酮模具具有中空部位，单分散热塑性珠粒置于该中空部位上，所述中空部位的横截面形状为圆形、圆角矩形、矩形、椭圆形或钻石形中的一种，其横截面的周边线型为直线型、波浪线型或锯齿线型中的一种。

4.根据权利要求1所述的用于青光眼房水引流的肝素涂层多孔微支架，其特征在于：所述步骤（1）中烧结温度为150℃～250℃，烧结时间为1h～24h。

5.根据权利要求1所述的用于青光眼房水引流的肝素涂层多孔微支架，其特征在于：所述步骤（1）中生物高分子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、纤维素或纤维素衍生物中的一种。

6.根据权利要求1所述的用于青光眼房水引流的肝素涂层多孔微支架，其特征在于：所述步骤（1）中交联固化的时间为12h～72h，所述交联剂为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)-4-甲基吗啉盐酸盐、巴豆醛、戊二醛或氯化钙中的一种。

7.根据权利要求1所述的用于青光眼房水引流的肝素涂层多孔微支架，其特征在于：所述步骤（1）中有机溶剂为乙酸乙酯、四氢呋喃、二氯甲烷、乙醇或丙酮中的一种；索氏提取时间为4h～12h。

8.根据权利要求1所述的用于青光眼房水引流的肝素涂层多孔微支架，其特征在于：所述步骤（1）中制得的生物高分子多孔微支架基底的长为2mm～12mm，宽400μm～2000μm，厚200μm～1000μm；生物高分子多孔微支架基底的横截面形状为圆形、圆角矩形、矩形、椭圆形或钻石形中的一种；生物高分子多孔微支架基底横截面的周边线型为直线型、波浪线型或锯齿线型中的一种；该生物高分子多孔微支架基底的孔径平均直径为10μm～100μm。

9.根据权利要求1所述的用于青光眼房水引流的肝素涂层多孔微支架，其特征在于：所述步骤（2）中含酰肼基团嫁接剂的溶液的浓度为0.01%（w/w）～20%（w/w），其溶剂为水、二甲亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或由其中至少两种成分按不同比例组成的混合溶剂；

含酰肼基团的嫁接剂为二酰肼、多酰肼及酰肼基团改性的生物大分子或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、庚二酸二酰肼或二硫代二丙酰肼其中的一种；

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或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或酰肼基团改性的聚丙烯酸酯中的一种。

10.根据权利要求1所述的用于青光眼房水引流的肝素涂层多孔微支架，其特征在于：所述步骤（2）中醛基化肝素溶液的浓度为0.01%（w/w）～20%（w/w），其溶剂为水、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-二甲基乙酰胺或由其中至少两种成分按不同比例组成的混合溶剂；

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，其中，采用的化学改性方法包括亚硝酸钠氧化或高碘酸钠氧化。

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