專利名稱：一種用溶脹聚合粒子濾出法制備人工角膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用溶脹聚合粒子濾出法制備人工角膜的方法，該方法一次性合成具有光學(xué)中心和多孔裙邊結(jié)構(gòu)的人工角膜，尤其是在多孔裙邊部分具有高撕裂強(qiáng)度，而又不影響其生物相容性，屬于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域。
各種原因所致的角膜混濁，是致盲的主要原因之一。盡管角膜移植是一種重要的復(fù)明手段，但在許多情況下，角膜移植常伴有淚液缺乏、嚴(yán)重角膜血管化等不良反應(yīng)，因此效果極差。對(duì)這些角膜混濁性疾病，人工角膜植入是最終唯一的挽救和恢復(fù)視力的方法。此外，一些眼外傷，如眼爆炸傷等，多同時(shí)伴有角膜混濁、缺損，常因?yàn)闆](méi)有隨時(shí)可用的角膜植片而喪失了時(shí)機(jī)和希望。因此，研制出理想的人工角膜，對(duì)復(fù)明手術(shù)及眼外傷救治等將是有力的保障。
然而，在采用適當(dāng)?shù)牟牧现苽涑鋈斯そ悄ぶ?，下一步的工作就在于臨床應(yīng)用。那么，常見(jiàn)的幾類制備人工角膜的材料制備出來(lái)的人工角膜，在多孔裙邊的強(qiáng)度上多是不盡如人意。人工角膜的多孔裙邊部分在手術(shù)縫合時(shí)，醫(yī)生在打結(jié)的過(guò)程中，手術(shù)線常常將材料的多孔部分的孔壁拉斷，材料抗手術(shù)線打結(jié)時(shí)引起的拉力和壓力的性能較差，這種情況的存在，是人工角膜臨床應(yīng)用道路上的一大阻礙。因此，對(duì)材料進(jìn)行改性，提高其抗撕裂性能就成為一個(gè)很重要的課題。
本發(fā)明的目的是提出一種用溶脹聚合粒子濾出法制備人工角膜的方法，采用高分子互穿網(wǎng)絡(luò)改性思路，引入了成孔劑，一次性合成了具有光學(xué)中心和多孔裙邊結(jié)構(gòu)的人工角膜，解決了光學(xué)中心尺寸問(wèn)題和與多孔裙邊的結(jié)合問(wèn)題，解決了調(diào)節(jié)多孔裙邊的孔隙率、孔徑問(wèn)題，與前人的聚合物水凝膠相比，極大地提高多孔裙邊部分的撕裂強(qiáng)度，而不影響材料原有的較好的生物相容性。
本發(fā)明提出的用溶脹聚合粒子濾出法制備人工角膜的方法，包括以下各步驟1．將引發(fā)劑、交聯(lián)劑、生物相容性聚合物的單體相混合，三者的質(zhì)量比為0.4～0.6∶1∶72.5～193.4，配制成溶液，其中引發(fā)劑為偶氮二異丁腈(AIBN)、偶氮二異庚腈(ABVN)、過(guò)氧化二苯甲酰(BPO)、過(guò)氧化十二酰、過(guò)硫酸鉀或過(guò)硫酸銨中的任何一種；交聯(lián)劑為N,N-亞甲基雙丙烯酰胺、二乙烯基乙二醇(DVG)或乙烯基乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)中的任何一種；聚合物單體為甲基丙烯酸-2-羥乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸-2-乙氧基乙酯(EEMA)或甲基丙烯酸(MA)中的任何一種。
2．通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)篩篩取粒徑為100微米～400微米內(nèi)的成孔劑，成孔劑為水溶性粒子NaCl、KCl、Na2CO3、NH4HCO3、NaHCO3或白砂糖中的任何一種。
3．將生物相容性聚合物用四氫呋喃溶解，制成飽和溶液，然后與上述第二步中的成孔劑攪拌混合，飽和溶液中成孔劑的質(zhì)量比為1∶2～3.5，灌注于環(huán)形模具中，模具的尺寸為內(nèi)徑0.5～1.5厘米，外徑2～3厘米，高1～2厘米，其中的生物相容性聚合物為各種類型的聚氨酯。
4．在模具中放置12小時(shí)以上后，將制得的中空?qǐng)A柱半成品真空干燥2小時(shí)以上。
5．將上述第四步的中空?qǐng)A柱半成品放入反應(yīng)器，把上述第一步的溶液倒入該反應(yīng)器中，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，密封，溶脹3～100小時(shí)。
6．向上述第五步的樣品中補(bǔ)充入氮?dú)?，然后?0℃～90℃下，加熱反應(yīng)20～48小時(shí)，或在通入氮?dú)獗Ｗo(hù)后，密封，在室溫下用紫外線或Co60輻射，Co60的輻射強(qiáng)度為5～45GY/min，反應(yīng)0.5～8小時(shí)。
7．打開(kāi)反應(yīng)器，把已成型的人工角膜毛坯切割、打磨成人工角膜的尺寸。
8．將上述第七步中的制品浸泡入去離子水，在20℃～90℃下，每8小時(shí)更換去離子水，72小時(shí)后取出，即得到所需的人工角膜。
利用本發(fā)明的方法制備的人工角膜，具有下述特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)(1)采用高分子互穿網(wǎng)絡(luò)思路改性，使得多孔裙邊的撕裂強(qiáng)度有了極大提高，但并不影響人工角膜的生物相容性。
(2)一次性合成具有光學(xué)中心與多孔裙邊的人工角膜，無(wú)需再粘結(jié)、縫合，不易脫落。
(3)光學(xué)中心尺寸可調(diào)。
(4)人工角膜原料易得，生物相容性好，植入眼內(nèi)后無(wú)不良反應(yīng)。
(5)多孔裙邊的孔隙率可達(dá)80％以上，孔徑可調(diào)。
下面介紹
具體實(shí)施例方式實(shí)施例11．取15毫升甲基丙烯酸-2-羥乙酯(HEMA)、0.1克N,N-亞甲基雙丙烯酰胺，40毫克AIBN，于燒杯中配制溶液。
2．將聚醚型聚氨酯飽和溶液與NaCl攪拌混合(NaCl粒徑100微米～150微米)，溶液∶NaCl質(zhì)量比為1∶2，灌注于模具(內(nèi)徑0.5厘米，外徑2厘米，高1厘米)中，緊密壓實(shí)，制成中空?qǐng)A柱。
3．待可脫模后(在模具中放置12小時(shí))，將制得的圓柱半成品真空干燥5小時(shí)。
4．在反應(yīng)器中，將1中溶液倒入3中中空?qǐng)A柱，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，密封，溶脹3小時(shí)。
5．溶脹完畢，補(bǔ)充充入氮?dú)猓芊?，?0℃下，反應(yīng)48小時(shí)。
6．打開(kāi)反應(yīng)器，把已成型的人工角膜毛坯切割、打磨成人工角膜的尺寸。
7．將6中制品浸泡入去離子水，在25℃下，每8小時(shí)更換去離子水，72小時(shí)后取出。如此則得到所需的人工角膜。
實(shí)施例21．取10毫升甲基丙烯酸甲酯(MMA)、0.05克二乙烯基乙二醇(DVG),50毫克ABVN，于燒杯中配制溶液。
2．將聚酯型聚氨酯飽和溶液與KCl攪拌混合(KCl粒徑150微米～200微米)，溶液∶KCl質(zhì)量比為1∶2.5，灌注于模具(內(nèi)徑1厘米，外徑2厘米，高1厘米)中，緊密壓實(shí)，制成中空?qǐng)A柱。
3．待可脫模后(在模具中放置24小時(shí))，將制得的圓柱真空干燥2小時(shí)。
4．在反應(yīng)器中，將1中溶液倒入3中中空?qǐng)A柱，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，密封，溶脹10小時(shí)。
5．溶脹完畢，補(bǔ)充充入氮?dú)?，密封，?0℃下，反應(yīng)30小時(shí)。
6．打開(kāi)反應(yīng)器，把已成型的人工角膜毛坯切割、打磨成人工角膜的尺寸。
7．將6中制品浸泡入去離子水，在25℃下，每8小時(shí)更換去離子水，72小時(shí)后取出。如此則得到所需的人工角膜。
實(shí)施例31．取12毫升甲基丙烯酸-2-乙氧基乙酯(EEMA)、0.12克N,N-二亞甲基丙烯酰胺，50毫克過(guò)氧化二苯甲酰(BPO)，于燒杯中配制溶液。
2．將聚酯型聚氨酯飽和溶液與Na2CO3攪拌混合(Na2CO3粒徑200微米～250微米)，溶液∶Na2CO3質(zhì)量比為1∶3，灌注于模具(內(nèi)徑1厘米，外徑2.5厘米，高1.5厘米)中，緊密壓實(shí)，制成中空?qǐng)A柱。
3．待可脫模后(在模具中放置12小時(shí))，將制得的圓柱真空干燥3小時(shí)。
4．在反應(yīng)器中，將1中溶液倒入3中中空?qǐng)A柱，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，密封，溶脹20小時(shí)。
5．溶脹完畢，補(bǔ)充充入氮?dú)?，密封，?0℃下，反應(yīng)20小時(shí)。
6．打開(kāi)反應(yīng)器，把已成型的人工角膜毛坯切割、打磨成人工角膜的尺寸。
7．將6中制品浸泡入去離子水，在25℃下，每8小時(shí)更換去離子水，72小時(shí)后取出。如此則得到所需的人工角膜。
實(shí)施例41．取30毫升甲基丙烯酸(MA)、0.3克N,N-二亞甲基丙烯酰胺，90毫克過(guò)氧化十二酰，于燒杯中配制溶液。
2．將聚醚型聚氨酯飽和溶液與NH4HCO3攪拌混合(NH4HCO3粒徑250微米～300微米)，溶液∶NH4HCO3質(zhì)量比為1∶3.5，灌注于模具(內(nèi)徑1厘米，外徑2厘米，高1厘米)中，緊密壓實(shí)，制成中空?qǐng)A柱。
3．待可脫模后(在模具中放置12小時(shí))，將制得的圓柱真空干燥3.5小時(shí)。
4．在反應(yīng)器中，將1中溶液倒入3中中空?qǐng)A柱，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，密封，溶脹40小時(shí)。
5．溶脹完畢，補(bǔ)充充入氮?dú)?，密封，在室溫下用Co60輻射(5GY/min)反應(yīng)8小時(shí)。
6．打開(kāi)反應(yīng)器，把已成型的人工角膜毛坯切割、打磨成人工角膜的尺寸。
7．將6中制品浸泡入去離子水，在25℃下，每8小時(shí)更換去離子水，72小時(shí)后取出。如此則得到所需的人工角膜。
實(shí)施例5
1．取20毫升甲基丙烯酸-2-羥乙酯(HEMA)、0.18克二乙烯基乙二醇(DVG)，100毫克過(guò)硫酸鉀，于燒杯中配制溶液。
2．將聚醚型聚氨酯飽和溶液與NaHCO3攪拌混合(NaHCO3粒徑300微米～350微米)，溶液∶NaHCO3質(zhì)量比為1∶2，灌注于模具(內(nèi)徑0.8厘米，外徑2厘米，高1厘米)中，緊密壓實(shí)，制成中空?qǐng)A柱。
3．待可脫模后(在模具中放置12小時(shí))，將制得的圓柱真空干燥4小時(shí)。
4．在反應(yīng)器中，將1中溶液倒入3中中空?qǐng)A柱，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，密封，溶脹80小時(shí)。
5．溶脹完畢，補(bǔ)充充入氮?dú)?，密封，室溫下用Co60輻射(21GY/min)反應(yīng)4小時(shí)。
6．打開(kāi)反應(yīng)器，把已成型的人工角膜毛坯切割、打磨成人工角膜的尺寸。
7．將6中制品浸泡入去離子水，在25℃下，每8小時(shí)更換去離子水，72小時(shí)后取出。如此則得到所需的人工角膜。
實(shí)施例61．取15毫升甲基丙烯酸-2-羥乙酯(HEMA)、0.2克乙烯基乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA),80毫克過(guò)硫酸銨，于燒杯中配制溶液。
2．將聚酯型聚氨酯飽和溶液與白砂糖攪拌混合(白砂糖粒徑350微米～400微米)，溶液∶白砂糖質(zhì)量比為1∶2.5，灌注于模具(內(nèi)徑1.3厘米，外徑2厘米，高1厘米)中，緊密壓實(shí)，制成中空?qǐng)A柱。
3．待可脫模后(在模具中放置12小時(shí))，將制得的圓柱真空干燥4.5小時(shí)。
4．在反應(yīng)器中，將1中溶液倒入3中中空?qǐng)A柱，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，密封，溶脹100小時(shí)。
5．溶脹完畢，補(bǔ)充充入氮?dú)?，密封，在室溫下用紫外線或輻射(45GY/min)反應(yīng)0.5小時(shí)。
6．打開(kāi)反應(yīng)器，把已成型的人工角膜毛坯切割、打磨成人工角膜的尺寸。
7．將6中制品浸泡入去離子水，在25℃下，每8小時(shí)更換去離子水，72小時(shí)后取出。如此則得到所需的人工角膜。
權(quán)利要求
1.一種用溶脹聚合粒子濾出法制備人工角膜的方法，其特征在于該方法包括以下各步驟(1)將引發(fā)劑、交聯(lián)劑、生物相容性聚合物的單體相混合，三者的質(zhì)量比為0.4～0.6∶1∶72.5～193.4，配制成溶液，其中引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過(guò)氧化二苯甲酰、過(guò)氧化十二酰、過(guò)硫酸鉀或過(guò)硫酸銨中的任何一種；交聯(lián)劑為N,N-亞甲基雙丙烯酰胺、二乙烯基乙二醇或乙烯基乙二醇二甲基丙烯酸酯中的任何一種；聚合物單體為甲基丙烯酸-2-羥乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-乙氧基乙酯或甲基丙烯酸中的任何一種；(2)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)篩篩取粒徑為100微米～400微米內(nèi)的成孔劑，成孔劑為水溶性粒子NaCl、KCl、Na2CO3、NH4HCO3、NaHCO3或白砂糖中的任何一種；(3)將生物相容性聚合物用四氫呋喃溶解，制成飽和溶液，然后與上述第二步中的成孔劑攪拌混合，飽和溶液中成孔劑的質(zhì)量比為1∶2～3.5，灌注于環(huán)形模具中，模具的尺寸為內(nèi)徑0.5～1.5厘米，外徑2～3厘米，高1～2厘米，其中的生物相容性聚合物為各種類型的聚氨酯；(4)在模具中放置12小時(shí)以上后，將制得的中空?qǐng)A柱半成品真空干燥2小時(shí)以上；(5)將上述第四步的中空?qǐng)A柱半成品放入反應(yīng)器，把上述第一步的溶液倒入該反應(yīng)器中，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，密封，溶脹3～100小時(shí)；(6)向上述第五步的樣品中補(bǔ)充入氮?dú)?，然后?0℃～90℃下，加熱反應(yīng)20～48小時(shí)，或在通入氮?dú)獗Ｗo(hù)后，密封，在室溫下用紫外線或Co60輻射，Co60的輻射強(qiáng)度為5～45GY/min，反應(yīng)0.5～8小時(shí)；(7)打開(kāi)反應(yīng)器，把已成型的人工角膜毛坯切割、打磨成人工角膜的尺寸；(8)將上述第七步中的制品浸泡入去離子水，在20℃～90℃下，每8小時(shí)更換去離子水，72小時(shí)后取出，即得到所需的人工角膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用溶脹聚合粒子濾出法制備人工角膜的方法,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)篩篩取成孔劑,將生物相容性聚合物用四氫呋喃溶解,制成飽和溶液,與成孔劑攪拌混合后灌注于環(huán)形模具中,將制得的中空?qǐng)A柱半成品真空干燥,將引發(fā)劑、交聯(lián)劑、生物相容性聚合物單體的混合液倒入半成品中,溶脹,再加熱反應(yīng),把已成型的人工角膜毛坯切割、打磨,用去離子水浸泡,即得人工角膜。本發(fā)明制備的人工角膜,多孔裙邊的撕裂強(qiáng)度高,不易脫落,生物相容性好。
文檔編號(hào)A61F2/14GK1325664SQ0112969
公開(kāi)日2001年12月12日 申請(qǐng)日期2001年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月29日
發(fā)明者胡平, 許波, 高峰 申請(qǐng)人:清華大學(xué)