CN115671389B - 用于内皮移植的复合型人工角膜及其制备和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于内皮移植的复合型人工角膜及其制备和使用方法，所述复合型人工角膜其包括由角膜内皮植片制备的中央光学区和由丝素蛋白制备的角膜环形区，其中，角膜内皮植片和丝素蛋白角膜环形区之间通过热压反应提高结合力。本发明的复合型人工角膜抗拉强度高、柔韧性好、抗撕拉、抗卷曲且具有良好的生物相容性。本发明中的复合型人工角膜能够提高角膜内皮移植片外周局部的力学强度，易于手术操作且不易滑脱，能够解决角膜内皮移植手术难度大的问题。
Description
技术领域
本发明属于植入医疗器械领域，尤其涉及一种用于内皮移植的复合型人工角膜及其制备和使用方法。
技术背景
角膜病是世界上仅次于白内障的第二位致盲眼病，是视力丧失的主要原因之一，并且以每年新患150万-200万病例的速度递增。角膜移植是治疗角膜盲的唯一有效方法，但但随着人口老龄化及预期寿命的延长，感染性疾病发病率的增长以及角膜准分子屈光手术的广泛开展，使得可用于角膜移植手术的供体资源越来越紧缺。虽然我国的角膜病致盲患者超过100万，但每年能进行的同种异体角膜移植术不足5000例，因此，寻求可用于人体移植的人工角膜，扩大供体来源，满足患者需求成为迫切需要解决的问题。
在需要进行移植的角膜盲病例中，其中很大一部分患者为角膜内皮失代偿引起的角膜内皮盲，可通过近年来发展出的创伤更小的角膜内皮移植术更换角膜内皮，该术式保证了角膜原有的弧度，手术风险小、术后恢复快。在角膜内皮移植术中，后弹力层角膜内皮移植术(DMEK)是最为有效的术式，其仅移植后弹力层和内皮组织，使得手术后的解剖结构更符合角膜的生理结构。现有技术中，中国专利文献CN109363801B即公开了一种可用于治疗内皮盲的角膜内皮植片，其利用飞秒激光技术辅助处理猪角膜，得到超薄、厚度均匀的带有后弹力层的猪角膜内皮植片。
但是在实际应用中，角膜内皮植片由于厚度薄、力学强度不足，会使得手术植入和展开、贴附的难度较大，这严重制约了后弹力层角膜内皮移植术的临床应用。因此，如何有效提高后弹力层的力学性质与可操作性，值得本领域技术人员深入思考。
发明内容
本申请解决的是现有技术中的角膜内皮植片由于厚度薄、力学强度不足，使得手术植入和展开、贴附的难度较大的技术问题，进而提供一种柔韧性好、抗撕拉、抗卷曲、有利于角膜内皮植入的用于内皮移植的复合型人工角膜，本发明同时提供了所述复合型人工角膜的制备和使用方法。
本申请解决上述技术问题采用的技术方案为：
一种用于内皮移植的复合型人工角膜，包括角膜内皮植片和贴附在角膜内皮植片一侧的丝素蛋白环形膜，位于所述丝素蛋白环形膜中央部分的角膜内皮植片形成中央光学区；
所述丝素蛋白环形膜和角膜内皮植片之间通过热压反应相结合。
所述丝素蛋白环形膜的厚度为20-40微米。
所述丝素蛋白环形膜的外边缘沿着所述角膜内皮植片的外边缘设置；所述丝素蛋白环形膜的内径为7mm，外径为9mm。
一种用于内皮移植的复合型人工角膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将角膜内皮植片在去离子水中浸渍，取出后吸取掉多余的水分；(2)将丝素蛋白环形膜放置在湿润的角膜内皮植片表面后进行热压反应，热压反应的温度为65-125℃，压强为0.015-100MPa，反应处理时间为15-60分钟；热压反应将所述丝素蛋白环形膜和角膜内皮植片相结合，位于所述丝素蛋白环形膜中央部分的角膜内皮植片形成中央光学区。
步骤(2)中，将丝素蛋白环形膜放置在湿润的角膜内皮植片表面后，置于水蒸气环境中完成所述热压反应。
步骤(2)中，热压反应结束后，将贴附有丝素蛋白环形膜的角膜内皮植片置于常温条件下通风干燥。
所述丝素蛋白环形膜的制备方法为：将浓度为2wt％-8wt％的丝素溶液注入圆环型模具，经干燥后制成。
所述圆环形模具采用具有圆环型凹陷基底的聚二甲基硅氧烷模具。
所述丝素蛋白环形膜上加载有药物。
所述的用于内皮移植的复合型人工角膜的使用方法，在加载细胞之前，对所述复合型人工角膜进行杀菌消毒处理。
本发明所述的用于内皮移植的复合型人工角膜的优点在于：
本发明所述的用于内皮移植的复合型人工角膜，在角膜内皮植片一侧贴附有丝素蛋白环形膜，丝素蛋白环形膜可有效提升角膜内皮植片的力学强度，从而使得复合型人工角膜整体的抗拉强度高，且柔韧性好、抗撕拉、抗卷曲、有利于角膜内皮植入，完全可满足实际需求；本发明中所述复合型人工角膜使用的丝素蛋白材料可降解，且生物相容性好，易于与组织融合，大大有利于受体角膜组织的细胞长入，从而解决角膜基质融解，角膜脱出，房水渗漏等并发症问题。
用于内皮移植的复合型人工角膜，包括由角膜内皮植片制备的中央光学区和由丝素蛋白制备的角膜环形区。其中，角膜内皮植片和丝素蛋白角膜环形区之间通过热压反应结合，热压反应的温度为65-125℃，压强为0.015-100MPa，这一高温高压条件下可实现丝素蛋白二级结构相转变，产生大量β-折叠结构，稳固二者材料的界面结合。本申请中所述丝素蛋白环形膜中具有游离的蚕丝分子，亲水的多孔胶原基底能够有效吸收界面处游离的蚕丝分子，在相转变过程中产生β折叠物理互锁结构，显著增强界面力学，具有优良的结合效果。
本申请中的用于内皮移植的复合型人工角膜及其制备方法具有良好的通用性，可广泛应用于现有的角膜内皮植片，提升其力学性能，得到更易于植入的人工角膜。本发明所述的所述复合型人工角膜，其丝素蛋白环形膜上可加载药物，还可实现药物的缓慢释放。
为使本发明所述的用于内皮移植的复合型人工角膜及其制备和使用方法的技术方案更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步说明。
附图说明
如图1所示为本发明所述的用于内皮移植的复合型人工角膜的结构示意图；
其中，附图标记为：
1-丝素蛋白环形膜；2-角膜内皮植片。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种用于内皮移植的复合型人工角膜，包括角膜内皮植片和贴附在角膜内皮植片一侧的丝素蛋白环形膜，位于所述丝素蛋白环形膜中央部分的角膜内皮植片形成中央光学区；所述丝素蛋白环形膜和角膜内皮植片之间通过热压反应相结合。所述丝素蛋白环形膜的外边缘沿着所述角膜内皮植片的外边缘设置。
本实施例中用于内皮移植的复合型人工角膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将一胶原基角膜内皮植片浸入去离子水1分钟，取出后在滤纸表面吸取多余的水分；
(2)将丝素蛋白环形膜放置在湿润的角膜内皮植片表面，取砝码压实，在热压反应条件下处理15分钟，控制反应温度为125℃，通过设置砝码重量控制压强为100MPa。待热压反应完成后，将贴附有丝素蛋白环形膜的角膜内皮植片置于常温条件下通风干燥24小时，即得到所述复合型人工角膜。
其中，所述丝素蛋白环形膜的制备方法为：将浓度为2wt％的丝素蛋白水溶液注入内径为7毫米外径为9毫米圆环型聚二甲基硅氧烷模具的凹陷基底上，置于自然室温条件下干燥得到丝素蛋白环形膜，本实施例中所述复合型人工角膜中的丝素蛋白环形膜的厚度为20微米，内径为7mm，外径为9mm，所述胶原基角膜内皮植片的直径与所述丝素蛋白环形膜的外径相同。
实施例2
本实施例提供了一种用于内皮移植的复合型人工角膜，包括角膜内皮植片和贴附在角膜内皮植片一侧的丝素蛋白环形膜，位于所述丝素蛋白环形膜中央部分的角膜内皮植片形成中央光学区；所述丝素蛋白环形膜和角膜内皮植片之间通过热压反应相结合。所述丝素蛋白环形膜的外边缘沿着所述角膜内皮植片的外边缘设置。
本实施例中用于内皮移植的复合型人工角膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将一胶原基角膜内皮植片浸入去离子水1分钟，取出后在滤纸表面吸取多余的水分；
(2)将丝素蛋白环形膜放置在湿润的角膜内皮植片表面，取砝码压实，在热压反应条件下处理60分钟，控制反应温度为125℃，通过设置砝码重量控制压强为1MPa。待热压反应完成后，将贴附有丝素蛋白环形膜的角膜内皮植片置于常温条件下通风干燥24小时，即得到所述复合型人工角膜。
其中，所述丝素蛋白环形膜的制备方法为：将浓度为8wt％的丝素蛋白水溶液注入内径为7毫米外径为9毫米圆环型聚二甲基硅氧烷模具的凹陷基底上，置于自然室温条件下干燥得到丝素蛋白环形膜，本实施例中所述复合型人工角膜中的丝素蛋白环形膜的厚度为20微米，内径为7mm，外径为9mm，所述胶原基角膜内皮植片的直径与所述丝素蛋白环形膜的外径相同。
实施例3
本实施例提供了一种用于内皮移植的复合型人工角膜，包括角膜内皮植片和贴附在角膜内皮植片一侧的丝素蛋白环形膜，位于所述丝素蛋白环形膜中央部分的角膜内皮植片形成中央光学区；所述丝素蛋白环形膜和角膜内皮植片之间通过热压反应相结合。所述丝素蛋白环形膜的外边缘沿着所述角膜内皮植片的外边缘设置。
本实施例中用于内皮移植的复合型人工角膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将一胶原基角膜内皮植片浸入去离子水1分钟，取出后在滤纸表面吸取多余的水分；
(2)将丝素蛋白环形膜放置在湿润的角膜内皮植片表面形成复合膜片，将所述复合膜片置于两片载玻片中，将两片载玻片的两侧用夹子夹紧，向位于其中的膜片施加压力，并将载玻片置于65℃水蒸气环境中熏蒸20min，然后自然干燥约30min后，将膜片取下，即得到所述复合型人工角膜。
其中，所述丝素蛋白环形膜的制备方法为：将浓度为5.74wt％的丝素蛋白水溶液注入内径为7毫米外径为9毫米圆环型聚二甲基硅氧烷模具的凹陷基底上，置于自然室温条件下干燥得到丝素蛋白环形膜，本实施例中所述复合型人工角膜中的丝素蛋白环形膜的厚度为20微米，内径为7mm，外径为9mm，所述胶原基角膜内皮植片的直径与所述丝素蛋白环形膜的外径相同。
上述实施例1-3中的复合型人工角膜在使用时，在加载细胞之前，对所述复合型人工角膜进行杀菌消毒处理。上述实施例1-3中的复合型人工角膜，步骤(2)中利用砝码压实或者载波片夹持实现对膜片的加压，但实际并不局限于此，任何可实现持续稳定的加压装置均可使用。
实验例
为了验证本发明所述的复合型人工角膜的技术效果，设置拉伸试验测试本发明所述复合型人工角膜的力学性能。为了便于使用夹具对复合型人工角膜的角膜内皮植片和丝素蛋白环形膜分别进行夹持，用作拉伸试验测试的复合膜片的制备方法为：
将3ml质量浓度为5.74wt％的丝素溶液注入截面为56mm×30mm的长方形容器中，置于干燥、通风处，自然风干12h左右制成丝素蛋白膜，将丝素蛋白膜。将丝素蛋白膜与同样形状的角膜内皮植片贴合在一起，并将其一部分夹在两片载玻片中；另一部分则位于载玻片的外侧。将两片载玻片的两侧用夹子夹紧，向位于其中的膜片施加压力，利用以上方法制备两组这样的夹持有膜片的载玻片；将一组载玻片置于65℃水蒸气中熏蒸20min；然后自然干燥约30min后，将膜片取下，此时膜片被夹在载玻片中的部分已紧密黏合；而位于载玻片外的部分则仍处于分离状态。另一组载玻片则不经过水蒸气熏蒸处理。
将夹子两端固定在拉伸力学试验机夹具上，拉开一段距离，记录载荷-行程曲线。测量两片载玻片的厚度，从曲线中得到对应的载荷。重复三次，取平均值。测量载玻片尺寸，计算压强，本实验例汇总，经力学测量，夹子单边施加压力为14.4N，载玻片尺寸为75mm×25mm，膜片所受压强为15.36kPa。
将复合膜片留出的分离部分中的两片膜分别固定于两侧的夹具，利用夹具进行力学拉伸测试，直至两片膜被完全分开。根据以下公式计算膜片的黏附力：
黏附力A＝2F/h
其中F为膜片被拉开过程中较稳定的一段拉伸力的均值，h为两层膜片黏贴位置处沿垂直于拉伸力方向上的尺寸。
结果表明，本实验例中未经过水蒸气熏蒸处理的所述膜片的粘合力为63.68N·m-1，具有较好的力学性能；经过水蒸气熏蒸处理的所述复合膜片的黏合力则为233.24N·m-1，具有更加优良的力学性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。
Claims (8)
1.一种用于内皮移植的复合型人工角膜，其特征在于，包括角膜内皮植片和贴附在角膜内皮植片一侧的丝素蛋白环形膜，位于所述丝素蛋白环形膜中央部分的角膜内皮植片形成中央光学区；所述丝素蛋白环形膜和角膜内皮植片之间通过热压反应相结合；
所述复合型人工角膜的制备方法包括以下步骤：
（1）将角膜内皮植片在去离子水中浸渍，取出后吸取掉多余的水分；（2）将丝素蛋白环形膜放置在湿润的角膜内皮植片表面后，置于水蒸气环境中进行热压反应，热压反应的温度为65-125℃，压强为0.015-100MPa，反应处理时间为15-60分钟；热压反应将所述丝素蛋白环形膜和角膜内皮植片相结合，位于所述丝素蛋白环形膜中央部分的角膜内皮植片形成中央光学区。
2.根据权利要求 1 所述的用于内皮移植的复合型人工角膜，其特征在于，所述丝素蛋白环形膜的厚度为20-40微米。
3.根据权利要求 2 所述的用于内皮移植的复合型人工角膜，其特征在于，所述丝素蛋白环形膜的外边缘沿着所述角膜内皮植片的外边缘设置；所述丝素蛋白环形膜的内径为7mm，外径为9mm。
4.根据权利要求1所述的用于内皮移植的复合型人工角膜，其特征在于，步骤（2）中，热压反应结束后，将贴附有丝素蛋白环形膜的角膜内皮植片置于常温条件下通风干燥。
5.根据权利要求4所述的用于内皮移植的复合型人工角膜，其特征在于，所述丝素蛋白环形膜的制备方法为：将浓度为 2wt%-8wt%的丝素溶液注入圆环型模具，经干燥后制成。
6.根据权利要求5所述的用于内皮移植的复合型人工角膜，其特征在于，所述圆环型模具采用具有圆环型凹陷基底的聚二甲基硅氧烷模具。
7.根据权利要求6所述的用于内皮移植的复合型人工角膜，其特征在于，在所述丝素蛋白环形膜上加载有药物。
8.根据权利要求7所述的用于内皮移植的复合型人工角膜，其特征在于，在加载细胞之前，对所述复合型人工角膜进行杀菌消毒处理。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115671389A (zh) | 2023-02-03 |
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Legal Events
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