[发明专利]一体式人工角膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种人工角膜及其制备方法。

背景技术

人工角膜通常是在经多次角膜移植失败，或在碱烧伤、泪液缺乏、严重角膜血管化等情况下，最终挽救和恢复视力的唯一希望。

目前设计的大多数人工角膜属穿透型人工角膜，通常是由聚甲基丙烯酸甲酯、石英等光学镜柱和多孔聚四氟乙烯的裙边固定支架两部分组成的非一体式结构，其制备方法复杂，植入手术繁琐，而且与生物组织间相容性较差，致使人工角膜植入后易产生各种并发症，其中人工角膜的自发性脱位是其移植后的致命性并发症之一，原因主要是人工角膜的光学部与其周边的裙边支架间缺乏严密的接合，支架部与受体组织间也缺乏牢固严密持久的愈合。对此，研究者已意识到受体角膜和人工角膜裙边的连接需通过细胞长入裙边的孔隙中，达到真正的生物学愈合后才有可能解决这一并发症问题。

为此，澳大利亚学者Chirila等(Traian V.Chirila：“An overview ofthe development ofartificial corneas weith porous skirts and the use of PHEMA for such an application.Biomaterials”2001(22)：3311-3317)提出了一种具有一体式多孔裙-核结构的聚羟乙基丙烯酸甲酯(PHEMA)人工角膜，其裙边支架与光学中心为同一种材料。通过调控水凝胶聚合过程中水含量的不同，可制得透明PHEMA水凝胶光学中心和多孔PHEMA海绵支架，此海绵的孔隙大小允许细胞长入，产生细胞外基质和胶原，与组织达到真正的生物学愈合，同时，通过光学中心部与裙边支架间的互穿网络结构也能相互交织融合连接为一体，具有可弯曲性和弹性。虽然此人工角膜具有了诸多优良特性，但其光学中心和多孔裙边支架材料的韧性都很差，几乎没有抗拉强度及拉伸模量，难以承受拉力。动物实验显示，其半数以上都因存在有缝线撕豁现象而导致房水渗漏、浅前房等并发症而导致失败。

发明内容

针对上述情况，本发明将提供一种新形式的一体式人工角膜，以解决上述问题。在此基础上，本发明进一步还将提供该一体式人工角膜的制备方法。

本发明的一体式人工角膜，同样是在由不同曲率的弧形边缘形成的月牙形角膜体中包括有透明的光学中心部和其周缘的裙边支架部，其角膜体由聚乙烯醇水凝胶成分构成。其中，该光学中心部是含水量为80wt％～90wt％的聚乙烯醇水凝胶，裙边支架部是含水量为70wt％～90wt％、且含有0～15wt％的均匀混合状石墨粉和分布有孔径为10μm～300μm的微孔的多孔型聚乙烯醇水凝胶。光学中心部与裙边支架部的相邻周缘接合部为相互交织融合的一体式过渡结构。

聚乙烯醇具有优良的柔韧性和抗撕拉性能。试验显示，以本发明方法(DMSO/H2O为80/20的溶剂)制备得到的聚乙烯醇水凝胶的抗拉强度及断裂伸长率分别可达3.36MPa和600％，与人天然角膜的平均拉伸强度(3.81MPa)相近。细胞培养同时试验显示，聚乙烯醇对细胞无不良影响，因此本发明采用聚乙烯醇水凝胶材料的一体式人工角膜体能具有良好的生物相容性，以及满意的柔韧性和抗撕拉等力学性能。该人工角膜的光学中心为透明的聚乙烯醇水凝胶，具有透氧透水性，透光率可达99％以上；其多孔型裙边支架部的孔隙大小适于角膜宿主组织向其中渗透生长，特别是血管的侵入将有利于为孔隙中细胞的生长传递营养物质，促使其产生细胞外基质和胶原，从而使新生角膜组织与裙边支架间实现生物学愈合。植入后，通过提高宿主角膜和人工角膜裙边支架部的生物结合，可阻止房水的渗漏和感染，其光学中心部与裙边支架部通过相邻周缘接合部形成的相互交织融合为一体的过渡结构，更有利于防止裙边支架部与光学部的分离，从而避免人工角膜移植后发生自发性脱位。

为进一步保证和有利于上述人工角膜植入后的宿主组织向多孔性裙边支架部中渗透生长，试验显示，上述人工角膜中该多孔性裙边支架部中所说的微孔体积比例以控制在30％～60％的范围内为佳，过高的孔隙率对裙边支架部的力学性能会有不利影响。