專利名稱：生物活性人工角膜及其制備方法
技術領域：
本發明涉及生物醫用材料領域，尤其涉及一種用于角膜移植與替代的人工角膜及其制備方法。
背景技術：
人工角膜是替代生物角膜挽救因角膜病而失明的臨床需要。在多次角膜移植失敗、堿燒傷、淚液缺乏、嚴重角膜血管化等情況下，人工角膜是最終挽救和恢復視力的惟一希望。現有的人工角膜多為穿透型人工角膜，由光學中心和周邊支架部分組成。光學中心是由透光性良好的光學材料制成，它恢復眼的光學通道；周邊支架部分起到提供與宿主組織的水密接合并支持穩定人工角膜的關鍵性作用。人工角膜絕大多數并發癥，如排出、房水滲漏、人工角膜后膜形成、眼內炎等，均與人工角膜周邊支架部分和宿主角膜組織不能良好接合進而不能起到有效的支持固定等作用有關。人工角膜周邊支架部與宿主角膜組織的接合應該是一種功能的、生物的，而非簡單機械的接合。
生物活性磷酸鹽和自然硬組織中的無機成分很相似，具有良好的生物相容性，能誘導細胞生長和分裂，纖維血管等軟組織能長入，已廣泛應用于骨科和牙科臨床。但生物活性磷酸鹽強度低，脆性大，不易加工成型，并且難以承受術中術后一般的外力。
本發明的目的是提供一種制造工藝簡單，容易成型，具有良好的生物相容性，強度高的生物活性人工角膜及其制備方法。
本發明是這樣實現的本發明生物活性人工角膜包括光學中心和周邊支架，周邊支架是由如下組分和用量的物質制成重量％生物活性鈣鹽0.1-20高分子聚乙烯醇 1-15溶 劑 75-98將高分子聚乙烯醇溶于溶劑后，加入生物活性鈣鹽混合均勻得混合溶液后加入致孔劑得混合物，混合溶液∶致孔劑＝1∶(0.5-2)，重量比，將混合物置于模具成型為中空圓柱體周邊支架，在周邊支架內腔中成形光學中心后將其在去離子水中除去殘留的溶劑、致孔劑和其它雜質。
混合物置入模具后在零下10-40℃冷凍成型。
生物活性鈣鹽為羥基磷灰石、納米羥基磷灰石、磷酸三鈣、磷酸四鈣中的至少一種，當無機物為多種時，無機物之間為任意重量比。
溶劑為水與二甲基亞砜或甘油的溶液，水在溶液中的重量％＜30，溶劑也可以為二甲基亞砜和甘油中的至少一種，當為二種時，為任意重量比。
生物活性鈣鹽的用量為10％，高分子聚乙烯醇的用量為10％，溶劑的用量為80％，溶合溶液∶致孔劑＝1∶1，致孔劑為氯化鈉。
致孔劑為氯化鈉、氯化鉀、碳酸氫納、蔗糖中的至少一種，當為多種時，為任意重量比。
本發明人工角膜的制備方法包括如下步驟1)制備中空圓柱型周邊支架，2)將高分子溶液注入周邊支架的內腔進行交聯制成毛坯，3)將固化成型的人工角膜毛坯切割成所需尺寸制成半成品，4)將半成品浸泡在去離子水中除去殘留的溶劑，致孔劑和其它雜質得成品。
8、根據權利要求7所述的人工角膜的制備方法，其特征在于所說的高分子溶液是將引發劑、交聯劑、聚合物單體混合，配制成溶液，或為聚乙烯醇溶液，聚合物單體為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、甲基丙烯酸中的一種。
本發明克服了現有人工角膜的缺點，提供一種與眼組織具有好的生物相容性，性能良好且能與角膜產生生物性愈合的人工角膜及其制備方法。人工角膜支架多為多孔材料有利于組織長入，但現有的許多支架材料不具有生物活性。高分子聚乙烯醇與生物活性磷鈣鹽復合多孔材料具有磷鈣鹽的活性，其多孔為通孔(如圖1)。生物活性磷酸鹽/高分子復合材料人工角膜周邊支架材料，可改善生物活性磷酸鹽其材質過硬、過厚、機械頂壓和不易加工等缺點。這種復合材料利用生物活性磷酸鹽良好的生物相容性和軟組織在界面上形成很強的化學鍵合的性質，提高人工角膜支架部分與宿主角膜組織的接合。
發明內容
為了進一步證實該人工角膜好的生物相容性，能與角膜產生生物性愈合，進行了動物實驗。裂隙燈檢查表明術后人工角膜均固定于板層囊袋內，未見材料排出和感染等。術后3天內術眼瞼緣紅腫、結膜充血、流淚、分泌物多，1周后基本消失，術后6天，角膜緣出現淺層新生血管，多從上直肌止端呈毛刺狀向角膜中央生長，之后見其他各方向新生血管長入，術后1個月，多數新生血管侵角膜中央，術后3個月時新生血管生長達到高峰，術后6個月角膜植床中央存留大量變細的新生血管，多位于深層基質(圖2、3)。
術后1個月，裙邊材料孔隙內即有成纖維細胞、新生血管及少量炎細胞長入，并伴有少量膠原形成。裙邊材料與其前后及外側的角膜基質粘貼緊密，無縫隙出現。術后3個月邊緣支架材料中所有孔隙均被新生組織充填，主要為膠原細胞和新生血管。支架材料近中央光學部，孔隙中可見膠原纖維細胞。角膜上皮及內皮結構保持完整(圖4)。中央光學部角膜組織粘附差，未見有上皮細胞或炎細胞粘附。
動物實驗結果分析表明本發明的人工角膜具有良好的生物相容性，周邊角膜組織大量長入支架材料的孔隙中，植入后未見感染、溶解、房水滲漏或脫出等并發癥。研究結果顯示角膜上皮及內皮保持完整，表明該人工角膜不妨礙正常角膜的營養供給和運輸。本發明的人工角膜多孔支架不僅具有良好的組織相容性和很好的生物活性，能夠促進新生血管和眼組織與其生物嵌連，而且可抑制異常角膜上皮細胞和內皮細胞的長入，從而在一定程度上減少了術后并發癥的發生。本發明的人工角膜有利于提高人工角膜支架部分與宿主角膜組織的生物性接合；有利于人工角膜在體內的長期存留。本發明的人工角膜有利于提高人工角膜支架部分與宿主角膜組織的生物性牢固接合，同時解決光學中心與周邊支架的接合問題，具有重要的臨床應用前景。
圖1為本發明的周邊支架掃描電鏡照片圖2為人工角膜植入兔角膜板層間術后1月，大量新生血管長入角膜中央。
圖3為人工角膜植入兔角膜板層間術后3月，大量新生備管長入角膜中央，支架邊緣可見，無暴露。
圖4為植入后3個月周邊支架組織切片圖，支架材料孔隙被膠原細胞、新生血管充填。
具體實施例方式實施例11，將10g高分子聚乙烯醇溶于80g二甲基亞砜中，加入10g磷酸三鈣混合均后加入100g氯化納顆粒，攪拌均勻后，將混合物倒入圓柱型模具中，成型后得周邊支架。
2，在周邊支架的中空圓柱中注入甲基丙烯酸甲酯、二乙烯基乙二醇、偶氮二異庚氰混和溶液，進行交聯；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，制品浸在去離子水中，在室溫下每8小時更換去離子水，72小時后取出。此時復合材料中致孔劑溶出，形成多孔結構，得所需的人工角膜。
實施例21，將5g高分子聚乙烯醇溶于80g甘油中，加入15g磷酸四鈣混合均勻后加入200g氯化鉀顆粒，攪拌均勻后，將混合物倒入圓柱型模具中，成型后得周邊支架。
2，在中空圓柱中注入重量百分比濃度為10％聚乙烯醇溶液，進行交聯；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，制品浸在去離子水中，在室溫下每8小時更換去離子水，72小時后取出。此時復合材料中致孔劑溶出，形成多孔結構，得所需的人工角膜。
實施例31，將15g高分子聚乙烯醇溶于20g水和55g二甲基亞砜中，加入10g納米羥基磷灰石混合均勻后加入50g蔗糖，攪拌均勻后，將混合物倒入圓柱型模具制成周邊支架。
2，在中空圓柱中注入甲基丙烯酸-2-羥乙酯、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、偶氮二異丁氰混和溶液，進行交聯；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，制品浸在去離子水中，在室溫下每8小時更換去離子水，72小時后取出。此時復合材料中致孔劑溶出，形成多孔結構，得所需的人工角膜。
實施例41，將1g高分子聚乙烯醇溶于68g二甲基亞砜和30g水的溶液中，加入1g羥基磷灰石、磷酸三鈣的任意混合比的混合顆粒，混合均勻后加入120g碳酸氫納，攪拌均勻后，將混合物倒入模具中制成周邊支架。
2，在中空圓柱中注入甲基丙烯酸、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、過氧化十二酰混和溶液，進行交聯；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，制品浸在去離子水中，在室溫下每8小時更換去離子水，72小時后取出。此時復合材料中致孔劑溶出，形成多孔結構，得所需的人工角膜。
實施例5將13g高分子聚乙烯醇溶于86.9g甘油中，加入0.1g磷基磷灰石混合均勻后加入80g氯化納攪拌后將混合物倒入模具制成周邊支架。
其于步驟與實施例1相同。
權利要求
1.生物活性人工角膜，包括光學中心和周邊支架，其特征在于周邊支架是由如下組分和用量的物質制成重量％生物活性鈣鹽 0.1-20高分子聚乙烯醇1-15溶劑 75-98將高分子聚乙烯醇溶于溶劑后，加入生物活性鈣鹽混合均勻得混合溶液后加入致孔劑得混合物，混合溶液∶致孔劑＝1∶(0.5-2)，重量比，將混合物置于模具成型為中空圓柱體周邊支架，在周邊支架內腔中成形光學中心后將其在去離子水中除去殘留的溶劑、致孔劑和其它雜質。
2.根據權利要求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℃冷凍成型。
3.根據權利要求1所述的人工角膜，其特征在于所述的生物活性鈣鹽為羥基磷灰石、納米羥基磷灰石、磷酸三鈣、磷酸四鈣中的至少一種，當無機物為多種時，無機物之間為任意重量比。
4.根據權利要求1所述的人工角膜，其特征在于所說的溶劑為水與二甲基亞砜或甘油的溶液，水在溶液中的重量％＜30，溶劑也可以為二甲基亞砜和甘油中的至少一種，當為二種時，為任意重量比。
5.根據權利要求1所述的人工角膜，其特征在于生物活性鈣鹽的用量為10％，高分子聚乙烯醇的用量為10％，溶劑的用量為80％，溶合溶液∶致孔劑＝1∶1，致孔劑為氯化鈉。
6.根據權利要求1所述的人工角膜，其特征在于所說的致孔劑為氯化鈉、氯化鉀、碳酸氫納、蔗糖中的至少一種，當為多種時，為任意重量比。
7.根據權利要求1所述的人工角膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟1)制備中空圓柱型周邊支架，2)將高分子溶液注入周邊支架的內腔進行交聯制成毛坯，3)將固化成型的人工角膜毛坯切割成所需尺寸制成半成品，4)將半成品浸泡在去離子水中除去殘留的溶劑，致孔劑和其它雜質得成品。
8.根據權利要求7所述的人工角膜的制備方法，其特征在于所說的高分子溶液是將引發劑、交聯劑、聚合物單體混合，配制成溶液，或為聚乙烯醇溶液，聚合物單體為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、甲基丙烯酸中的一種。
全文摘要
本發明為生物活性人工角膜，包括光學中心和周邊支架，其特征在于周邊支架是由如下組分和用量的物質制成重量％生物活性鈣鹽0.1－20、高分子聚乙烯醇1－15、溶劑75－98。將高分子聚乙烯醇溶于溶劑后，加入生物活性鈣鹽混合均勻得混合溶液后加入致孔劑得混合物，混合溶液∶致孔劑＝1∶(0.5－2)，重量比，將混合物置于模具成型為中空圓柱體周邊支架，在周邊支架內腔中成形光學中心后將其在去離子水中除去殘留的溶劑、致孔劑和其它雜質。
文檔編號A61L27/00GK1660450SQ20041002191
公開日2005年8月31日 申請日期2004年2月27日 優先權日2004年2月27日
發明者李玉寶, 許鳳蘭 申請人:四川大學