[发明专利]一种静电纺丝角膜修复材料的制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，涉及一种电纺丝角膜修复材料的制备方法，具体涉及一种由静电纺丝工艺构建多重拓扑结构的角膜修复材料及其制备方法。

背景技术

眼球是一种复杂而精密的光学系统，涉及复杂的光学原理，主要由屈光传导系统和感光成像系统组成。其中，角膜是外界光线进入眼内的第一道通路，也是角膜组织用来抵御外界有害物质入侵的第一道防线，对人眼的视光学功能起着重要作用。角膜组织复杂的多层结构与巩膜组织一起对精细的眼内其他组织和物质起到特殊的保护作用。

角膜病是我国主要的致盲眼病之一，目前我国约有四百万因角膜病引起致盲的患者。随着角膜修复和移植术等技术日趋成熟，迫切需要既具高生物活性、高生物相容性，又兼具角膜生理功能的修复材料。

天然人角膜的结构与性能是制备角膜修复材料的“金标准”，特别是角膜具有特殊的层状结构，保证了角膜的透明性，并使其具有高度的透氧和离子透过性能，从而维持角膜正常的视觉和生理功能。角膜修复材料必须具有与角膜组织相同或者相似的力学性能和光学性能。

近年来人们采用各种天然和合成高分子材料、自体生物材料等，通过各种方法进行仿生修饰和改性，以期制备生物相容性良好、可促进受损角膜组织再生和修复的载体。因而，通过组成、结构和表面等各种仿生方法寻找一种生物相容性好，并能尽快恢复角膜视觉和生理功能的再生与修复材料已成为人们研究的热点。目前研究的用于角膜重建与修复的材料多为天然高分子，如壳聚糖、透明质酸、海藻酸盐、胶原、明胶、纤维素等。由于这类高分子材料具有优良的生物相容性、无毒性、可降解性，可促进组织细胞再生，同时具有良好的光学性能，使其成为角膜修复与替代的理想材料。

静电纺丝是一种直接制备超细纤维的简便方法，其设备配置简单，主要是由高压电源、注射器泵、喷丝头、收集装置构成。可用于静电纺丝的高分子种类多样，不仅可以得到单一溶质的微、纳米纤维，还可以得到多种溶质混合制备得到的混合微纳米纤维等。由于通过静电纺丝得到的纤维表面积大，通过调整静电纺丝过程的各项参数还可以得到不同排列方式、不同拓扑结构、不同表面结构的纤维，可以满足应用过程中的各种需求。本发明基于角膜生理功能与结构之间关系，通过成分、结构和表面的仿生，制备出具有高度生物活性和功能的角膜修复材料，最终实现结构和性能与角膜组织相匹配的新型修复材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种形貌结构可控、生物相容性好、易于有效促修复且减少疤痕的静电纺丝角膜修复材料。

本发明的另一目的在于提供上述角膜修复材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述角膜修复材料的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种静电纺丝角膜修复材料的制备方法，具体步骤为：

(1)配制纺丝液的：将高分子材料加入有机溶剂中溶解，机械搅拌，转速范围为100～700r/min，搅拌时间2～8h，制得纺丝液；

(2)电纺丝溶液功能化：添加药物到步骤1)纺丝溶液中，机械搅拌至混合均匀，得到含有功能性药物的电纺丝溶液；

(3)静电纺丝：将电纺溶液置于医用注射器中，顶部连接管口内径为0.4mm的喷射针头，针头与收集装置间的距离为10～25cm，溶液流速1～5mL/h，在10～20kV电压下静电纺丝，即得静电纺丝角膜修复材料。

优选的，添加的药物和高分子材料的质量比为1：(10～100)。

优选的，收集装置为平板或滚筒。

优选的，高分子材料与有机溶剂质量比为1:(5～20)。

优选的，有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、醋酸甲酯、四氢呋喃、N,N-二甲基乙酰胺、氯仿、二氯甲烷、甲基异丁酮、甲基氰、乙醇、乙酸、石油醚、六氟异丙醇或丙酮中的至少一种。

优选的，高分子材料为壳聚糖及其衍生物、胶原、明胶、聚乙烯醇、聚乳酸、聚己内酯、纤维素及其衍生物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚亚胺酯、聚碳酸酯以及多元醇类和长链脂肪酸类中的至少一种。

优选的，药物为头孢唑啉、万古霉素、克林霉素、青霉素G、头孢他啶、头孢曲松、妥布霉素、喹诺酮类、氯霉素、庆大霉素、多黏菌素B、阿米卡星、阿昔洛韦、碘苷、环胞苷、阿糖腺苷中的至少一种。

与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：

(1)本发明通过静电纺丝工艺来调控所形成角膜修复材料的结构和性能，可以实现从微观到宏观调控，多种结构的转变，特定的功能化设计和多种功能的整合；