CN1314461C - 生物活性人工角膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明为生物活性人工角膜，包括光学中心和周边支架，其特征在于周边支架是由如下组分和用量的物质制成：重量%：生物活性钙盐0.1-20、高分子聚乙烯醇1-15、溶剂75-98。将高分子聚乙烯醇溶于溶剂后，加入生物活性钙盐混合均匀得混合溶液后加入致孔剂得混合物，混合溶液∶致孔剂＝1∶(0.5-2)，重量比，将混合物置于模具成型为中空圆柱体周边支架，在周边支架内腔中成形光学中心后将其在去离子水中除去残留的溶剂、致孔剂和其它杂质。

Description

生物活性人工角膜及其制备方法

技术领域：

本发明涉及生物医用材料领域，尤其涉及一种用于角膜移植与替代的人工角膜及其制备方法。

背景技术：

人工角膜是替代生物角膜挽救因角膜病而失明的临床需要。在多次角膜移植失败、碱烧伤、泪液缺乏、严重角膜血管化等情况下，人工角膜是最终挽救和恢复视力的惟一希望。现有的人工角膜多为穿透型人工角膜，由光学中心和周边支架部分组成。光学中心是由透光性良好的光学材料制成，它恢复眼的光学通道；周边支架部分起到提供与宿主组织的水密接合并支持稳定人工角膜的关键性作用。人工角膜绝大多数并发症，如排出、房水渗漏、人工角膜后膜形成、眼内炎等，均与人工角膜周边支架部分和宿主角膜组织不能良好接合进而不能起到有效的支持固定等作用有关。人工角膜周边支架部与宿主角膜组织的接合应该是一种功能的、生物的，而非简单机械的接合。

生物活性磷酸盐和自然硬组织中的无机成分很相似，具有良好的生物相容性，能诱导细胞生长和分裂，纤维血管等软组织能长入，已广泛应用于骨科和牙科临床。但生物活性磷酸盐强度低，脆性大，不易加工成型，并且难以承受术中术后一般的外力。

本发明的目的是提供一种制造工艺简单，容易成型，具有良好的生物相容性，强度高的生物活性人工角膜及其制备方法。

本发明是这样实现的：

本发明生物活性人工角膜，包括光学中心和周边支架，其特征在于将高分子聚乙烯醇溶于溶剂后，加入生物活性钙盐混合均匀得混合溶液后加入致孔剂得混合物，混合溶液∶致孔剂＝1∶(0.5-2)，重量比，将混合物置于模具成型为中空圆柱体周边支架，在周边支架内腔中成形光学中心后将其在去离子水中除去残留的溶剂、致孔剂和其它杂质，混合溶液是由如下组分和用量的物质制成：重量％

    生物活性钙盐                   0.1-20

    高分子聚乙烯醇                 1-15

    溶剂                           75-98

所说生物活性钙盐为羟基磷灰石、磷酸三钙和磷酸四钙中的一种或几种的混合物。

混合物置入模具后在零下10-40℃冷冻成型。

所述的羟基磷灰石为纳米羟基磷灰石。

所说的溶剂为水与二甲基亚砜或水与甘油的溶液，水在溶液中的重量％＜30％，或者溶剂为二甲基亚砜和甘油中的至少一种。

生物活性钙盐的用量为10％，高分子聚乙烯醇的用量为10％，溶剂的用量为80％，混合溶液∶致孔剂＝1∶1，致孔剂为氯化钠。

所说的致孔剂为氯化钠、氯化钾、碳酸氢钠、蔗糖中的至少一种。

本发明人工角膜的制备方法，包括如下步骤：

1)将高分子聚乙烯醇溶于溶剂后，加入生物活性钙盐混合均匀得混合溶液后加入致孔剂得混合物，混合溶液∶致孔剂＝1∶(0.5-2)，重量比，将混合物置于模具成型为中空圆柱体周边支架，在周边支架内腔中成形光学中心后将其在去离子水中除去残留的溶剂、致孔剂和其它杂质，

2)将高分子溶液注入周边支架的内腔进行交联形成光学中心后制成毛坯，所说的高分子溶液是将引发剂、交联剂.聚合物单体混合，配制成的溶液，或为聚乙烯醇溶液，聚合物单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸中的一种。

3)将固化成型的人工角膜毛坯切割成所需尺寸制成半成品，

4)将半成品浸泡在去离子水中除去残留的溶剂，致孔剂和其它杂质得成品。

所说的高分子溶液是将引发剂、交联剂、聚合物单体混合，配制成溶液，或为聚乙烯醇溶液，聚合物单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸中的一种。

本发明克服了现有人工角膜的缺点，提供一种与眼组织具有好的生物相容性，性能良好且能与角膜产生生物性愈合的人工角膜及其制备方法。人工角膜支架多为多孔材料有利于组织长入，但现有的许多支架材料不具有生物活性。高分子聚乙烯醇与生物活性磷钙盐复合多孔材料具有磷钙盐的活性，其多孔为通孔(如图1)。生物活性磷酸盐/高分子复合材料人工角膜周边支架材料，可改善生物活性磷酸盐其材质过硬、过厚、机械顶压和不易加工等缺点。这种复合材料利用生物活性磷酸盐良好的生物相容性和软组织在界面上形成很强的化学键合的性质，提高人工角膜支架部分与宿主角膜组织的接合。

发明内容：

为了进一步证实该人工角膜好的生物相容性，能与角膜产生生物性愈合，进行了动物实验。裂隙灯检查表明术后人工角膜均固定于板层囊袋内，未见材料排出和感染等。术后3天内术眼睑缘红肿、结膜充血、流泪、分泌物多，1周后基本消失，术后6天，角膜缘出现浅层新生血管，多从上直肌止端呈毛刺状向角膜中央生长，之后见其他各方向新生血管长入，术后1个月，多数新生血管侵角膜中央，术后3个月时新生血管生长达到高峰，术后6个月角膜植床中央存留大量变细的新生血管，多位于深层基质(图2、3)。

术后1个月，裙边材料孔隙内即有成纤维细胞、新生血管及少量炎细胞长入，并伴有少量胶原形成。裙边材料与其前后及外侧的角膜基质粘贴紧密，无缝隙出现。术后3个月边缘支架材料中所有孔隙均被新生组织充填，主要为胶原细胞和新生血管。支架材料近中央光学部，孔隙中可见胶原纤维细胞。角膜上皮及内皮结构保持完整(图4)。中央光学部角膜组织粘附差，未见有上皮细胞或炎细胞粘附。

动物实验结果分析表明本发明的人工角膜具有良好的生物相容性，周边角膜组织大量长入支架材料的孔隙中，植入后未见感染、溶解、房水渗漏或脱出等并发症。研究结果显示角膜上皮及内皮保持完整，表明该人工角膜不妨碍正常角膜的营养供给和运输。本发明的人工角膜多孔支架不仅具有良好的组织相容性和很好的生物活性，能够促进新生血管和眼组织与其生物嵌连，而且可抑制异常角膜上皮细胞和内皮细胞的长入，从而在一定程度上减少了术后并发症的发生。本发明的人工角膜有利于提高人工角膜支架部分与宿主角膜组织的生物性接合；有利于人工角膜在体内的长期存留。本发明的人工角膜有利于提高人工角膜支架部分与宿主角膜组织的生物性牢固接合，同时解决光学中心与周边支架的接合问题，具有重要的临床应用前景。

附图说明：

图1为本发明的周边支架扫描电镜照片

图2为人工角膜植入兔角膜板层间术后1月，大量新生血管长入角膜中央。

图3为人工角膜植入兔角膜板层间术后3月，大量新生备管长入角膜中央，支架边缘可见，无暴露。

图4为植入后3个月周边支架组织切片图，支架材料孔隙被胶原细胞、新生血管充填。

具体实施方式：

实施例1：

1，将10g高分子聚乙烯醇溶于80g二甲基亚砜中，加入10g磷酸三钙混合均后加入100g氯化纳颗粒，搅拌均匀后，将混合物倒入圆柱型模具中，成型后得周边支架。

2，在周边支架的中空圆柱中注入甲基丙烯酸甲酯、二乙烯基乙二醇、偶氮二异庚氰混和溶液，进行交联；

3，把已成型的人工角膜毛坯取出切割成人工角膜的尺寸；

4，制品浸在去离子水中，在室温下每8小时更换去离子水，72小时后取出。此时复合材料中致孔剂溶出，形成多孔结构，得所需的人工角膜。

实施例2：

1，将5g高分子聚乙烯醇溶于80g甘油中，加入15g磷酸四钙混合均匀后加入200g氯化钾颗粒，搅拌均匀后，将混合物倒入圆柱型模具中，成型后得周边支架。

2，在中空圆柱中注入重量百分比浓度为10％聚乙烯醇溶液，进行交联；

3，把已成型的人工角膜毛坯取出切割成人工角膜的尺寸；

4，制品浸在去离子水中，在室温下每8小时更换去离子水，72小时后取出。此时复合材料中致孔剂溶出，形成多孔结构，得所需的人工角膜。

实施例3：

1，将15g高分子聚乙烯醇溶于20g水和55g二甲基亚砜中，加入10g纳米羟基磷灰石混合均匀后加入50g蔗糖，搅拌均匀后，将混合物倒入圆柱型模具制成周边支架。

2，在中空圆柱中注入甲基丙烯酸-2-羟乙酯、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、偶氮二异丁氰混和溶液，进行交联；

3，把已成型的人工角膜毛坯取出切割成人工角膜的尺寸；

4，制品浸在去离子水中，在室温下每8小时更换去离子水，72小时后取出。此时复合材料中致孔剂溶出，形成多孔结构，得所需的人工角膜。

实施例4：

1，将1g高分子聚乙烯醇溶于68g二甲基亚砜和30g水的溶液中，加入1g羟基磷灰石、磷酸三钙的任意混合比的混合颗粒，混合均匀后加入120g碳酸氢纳，搅拌均匀后，将混合物倒入模具中制成周边支架。

2，在中空圆柱中注入甲基丙烯酸、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、过氧化十二酰混和溶液，进行交联；

3，把已成型的人工角膜毛坯取出切割成人工角膜的尺寸；

4，制品浸在去离子水中，在室温下每8小时更换去离子水，72小时后取出。此时复合材料中致孔剂溶出，形成多孔结构，得所需的人工角膜。

实施例5：

将13g高分子聚乙烯醇溶于86.9g甘油中，加入0.1g磷基磷灰石混合均匀后加入80g氯化纳搅拌后将混合物倒入模具制成周边支架。

其于步骤与实施例1相同。

Claims (7)

1、生物活性人工角膜，包括光学中心和周边支架，其特征在于将高分子聚乙烯醇溶于溶剂后，加入生物活性钙盐混合均匀得混合溶液后加入致孔剂得混合物，混合溶液∶致孔剂＝1∶(0.5-2)重量比，将混合物置于模具成型为中空圆柱体周边支架，在周边支架内腔中成形光学中心后将其在去离子水中除去残留的溶剂、致孔剂和其它杂质，混合溶液是由如下组分和用量的物质制成：重量％

生物活性钙盐                  0.1-20

高分子聚乙烯醇                1-15

溶剂                          75-98

所说生物活性钙盐为羟基磷灰石、磷酸三钙和磷酸四钙中的一种或几种的混合物。

2、根据权利要求1所述的人工角膜，其特征在于混合物置入模具后在零下10-40℃冷冻成型。

3、根据权利要求1所述的人工角膜，其特征在于所述的羟基磷灰石为纳米羟基磷灰石。

4、根据权利要求1所述的人工角膜，其特征在于所说的溶剂为水与二甲基亚砜或水与甘油的溶液，水在溶液中的重量％＜30％，或者溶剂为二甲基亚砜和甘油中的至少一种。

5、根据权利要求1所述的人工角膜，其特征在于生物活性钙盐的用量为10％，高分子聚乙烯醇的用量为10％，溶剂的用量为80％，混合溶液∶致孔剂＝1∶1，致孔剂为氯化钠。

6、根据权利要求1所述的人工角膜，其特征在于所说的致孔剂为氯化钠、氯化钾、碳酸氢钠、蔗糖中的至少一种。

7、根据权利要求1所述的人工角膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将高分子聚乙烯醇溶于溶剂后，加入生物活性钙盐混合均匀得混合溶液后加入致孔剂得混合物，混合溶液∶致孔剂＝1∶(0.5-2)重量比，将混合物置于模具成型为中空圆柱体周边支架，在周边支架内腔中成形光学中心后将其在去离子水中除去残留的溶剂、致孔剂和其它杂质，

2)将高分子溶液注入周边支架的内腔进行交联形成光学中心后制成毛坯，所说的高分子溶液是将引发剂、交联剂、聚合物单体混合，配制成的溶液，或为聚乙烯醇溶液，聚合物单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸中的一种，

3)将固化成型的人工角膜毛坯切割成所需尺寸制成半成品，

4)将半成品浸泡在去离子水中除去残留的溶剂，致孔剂和其它杂质得成品。

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