本發(fā)明屬于假體材料領(lǐng)域，尤其涉及一種人工角膜裙邊支架及其制備方法。

背景技術(shù)：

角膜病是世界上僅次于白內(nèi)障、排名第二位的致盲眼病，患病率高、致盲性強，而目前人角膜供體移植是治療角膜致盲患者最有效的方法。但角膜供體資源的嚴重匱乏，以及角膜大面積瘢痕化、深度血管化等所致的移植失敗，使得人工角膜移植成為廣大角膜盲患者的重建光明的最后的希望。

然而，目前人工角膜移植尚存在脫落、位置異常、缺乏生物相容性等問題，而人工角膜支架材料的生物相容性是解決此問題的關(guān)鍵。大多數(shù)人工角膜是由多孔裙邊支架材料和光學中心兩部分組成。其中裙邊支架材料是直接與植床直接接觸的部分，起到與人眼組織細胞融合的作用，但是大部分異質(zhì)材料與人體組織見沒有良好的相容性，導(dǎo)致在人工角膜植入后，常常會出現(xiàn)角膜脫落、位置異常、發(fā)炎等并發(fā)癥。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種人工角膜裙邊支架及其制備方法，旨在提高人工角膜裙邊支架的生物相容性和力學性能。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種人工角膜裙邊支架，所述人工角膜裙邊支架為復(fù)合水凝膠，所述復(fù)合水凝膠為多孔結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合水凝膠的組成包括膠原蛋白、聚乙烯醇及納米磷酸鹽。

進一步地，所述膠原蛋白、聚乙烯醇及納米磷酸鹽的質(zhì)量比為1～10:0.5～4:0.5～3。

進一步地，所述膠原蛋白為I型膠原蛋白或II型膠原蛋白。

進一步地，所述納米磷酸鹽為納米羥基磷灰石或磷酸三鈣。

本發(fā)明還提供了一種上述的人工角膜裙邊支架的制備方法，包括以下步驟：

將膠原蛋白、聚乙烯醇、納米磷酸鹽、制孔劑及有機溶劑混合，在85～95℃的水浴下恒溫攪拌2～4小時，獲得支架材料混合物；將所述支架材料混合物注入模具，壓模成型；

將成型的復(fù)合材料在-20～-40℃下冷凍10～48小時，室溫下解凍2～6小時；重復(fù)上述冷凍-解凍3～10次，制得復(fù)合水凝膠；

將所述復(fù)合水凝膠真空干燥，得到海綿狀的復(fù)合材料，將所述海綿狀的復(fù)合材料浸泡在交聯(lián)劑溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH，在4℃下反應(yīng)12～36h，獲得交聯(lián)后的多孔復(fù)合水凝膠；

采用無菌的去離子水浸泡5～30天，每天換水2-3次。

進一步地，所述膠原蛋白、聚乙烯醇、納米磷酸鹽、制孔劑及有機溶劑的質(zhì)量比為1～10:0.5～4:0.5～3:5～15:5～20。

進一步地，所述制孔劑為氯化鈉與壬基酚聚氧乙烯醚混合物，所述壬基酚聚氧乙烯醚與氯化鈉的質(zhì)量比為0.5～3:5～20。

進一步地，所述交聯(lián)劑為1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺鹽酸鹽、N-羥基琥珀酰亞胺、京尼平或戊二醛中的至少一種。

進一步地，所述按交聯(lián)劑與所述膠原蛋白質(zhì)量比為0.5～2:1～10。

進一步地，所述pH為5.0～7.0。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：本發(fā)明實施例利用膠原蛋白的可引導(dǎo)組織再生、具有良好的生物相容性、降解速度可調(diào)且可參與組織修復(fù)的特點，在膠原蛋白中加入水溶性的高分子聚乙烯醇、無機組分納米磷酸鹽來制備得到復(fù)合水凝膠，克服了單一材料的缺點，從而使人工角膜裙邊支架既具有良好的生物相容性、可參與組織修復(fù)性、具有優(yōu)良的機械性能、光學透明性及降解速率均可控性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的復(fù)合水溶膠的掃描電鏡圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的人工角膜裙邊支架的浸提液培養(yǎng)角膜上皮細胞的顯微觀察圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實施例提供了一種人工角膜裙邊支架，所述人工角膜裙邊支架為復(fù)合水凝膠，所述復(fù)合水凝膠為多孔結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合水凝膠的組成包括膠原蛋白、聚乙烯醇及納米磷酸鹽。

本發(fā)明實施例利用膠原蛋白的可引導(dǎo)組織再生、具有良好的生物相容性、降解速度可調(diào)且可參與組織修復(fù)的特點，在膠原蛋白中加入水溶性的高分子聚乙烯醇、無機組分納米磷酸鹽來制備得到復(fù)合水凝膠，克服了單一材料的缺點，從而使人工角膜裙邊支架既具有良好的生物相容性、可參與組織修復(fù)性、具有優(yōu)良的機械性能、光學透明性及降解速率可控性。具體參見圖1，本發(fā)明實施例提供的人工角膜裙邊支架為多孔結(jié)構(gòu)，孔徑大小為100-1000μm。所述孔徑包括大孔和小孔，所述小孔孔徑大小為100-450μm，用于組織細胞和長纖維細胞即角膜細胞的長入；所述大孔孔徑大小為450-1000μm，用于手術(shù)縫合。

具體地，所述膠原蛋白、聚乙烯醇及納米磷酸鹽的質(zhì)量比為1～10:0.5～4:0.5～3。所述膠原蛋白、聚乙烯醇及納米磷酸鹽的質(zhì)量比不同，制得的復(fù)合水凝膠的生物相容性、機械性能、光學透明性及降解速率均可控性均會不同。

具體地，所述膠原蛋白為I型膠原蛋白或II型膠原蛋白。所述納米磷酸鹽為納米羥基磷灰石或磷酸三鈣。

本發(fā)明實施例還提供了一種上述的人工角膜裙邊支架的制備方法，包括以下步驟：

將膠原蛋白、聚乙烯醇、納米磷酸鹽、制孔劑及有機溶劑混合，在85～95℃的水浴下恒溫攪拌2～4小時，獲得支架材料混合物；將所述支架材料混合物注入模具，壓模成型；

將成型的復(fù)合材料在-20～-40℃下冷凍10～48小時，室溫下解凍2～6小時；重復(fù)上述冷凍-解凍3～10次，制得復(fù)合水凝膠；

將所述復(fù)合水凝膠真空干燥，得到海綿狀的復(fù)合材料，將所述海綿狀的復(fù)合材料浸泡在交聯(lián)劑溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH，在4℃下反應(yīng)12～36h，獲得交聯(lián)后的多孔復(fù)合水凝膠；

采用無菌的去離子水浸泡5～30天，每天換水2-3次。

本發(fā)明實施例提供的人工角膜裙邊支架的制備方法，先采用冷凍解凍成型進行物理交聯(lián)，后采用化學交聯(lián)劑對復(fù)合水凝膠進行化學交聯(lián)。本發(fā)明實施例提供的制孔方法，采用氣體發(fā)泡法和粒子制孔法相結(jié)合來制備三維多孔復(fù)合水凝膠。所述制備方法，過程簡單，便于工業(yè)化生產(chǎn)。制備的人工角膜裙邊支架即多孔膠原蛋白/聚乙烯醇/納米磷酸鹽復(fù)合水凝膠，具有降解速率可控、高含水率、良好的力學性能以及可參與組織修復(fù)等良好的生物相容性，有利于促進手術(shù)創(chuàng)面快速愈合等作用。

具體地，所述膠原蛋白、聚乙烯醇、納米磷酸鹽、制孔劑及有機溶劑的質(zhì)量比為1～10:0.5～4:0.5～3:5～15:5～20。所述質(zhì)量比不同，對制備的復(fù)合水溶膠的性能會有影響。按照所述質(zhì)量比制備的復(fù)合水凝膠的理化性能、生活相容性較好。

具體地，所述制孔劑為氯化鈉與壬基酚聚氧乙烯醚混合物，所述壬基酚聚氧乙烯醚與氯化鈉的質(zhì)量比為0.5～3:5～20。通過調(diào)整所述制孔劑及其質(zhì)量比，可以控制復(fù)合水凝膠的孔隙率及孔徑大小，進而控制復(fù)合水凝膠中有孔、孔結(jié)構(gòu)相貫通且孔均勻分布的三維多孔結(jié)構(gòu)。

具體地，所述交聯(lián)劑為1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺鹽酸鹽、N-羥基琥珀酰亞胺、京尼平或戊二醛中的至少一種。所述交聯(lián)劑與所述膠原蛋白質(zhì)量比為0.5～2:1～10。所述交聯(lián)劑的種類、用量不同，制得的復(fù)合水凝膠無機組分之間的交聯(lián)程度不同，對其結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性有很大影響。

具體地，所述pH為5.0～7.0。所述pH有助于調(diào)節(jié)復(fù)合水溶膠的交聯(lián)程度及速度，進而控制復(fù)合水溶膠的多孔結(jié)構(gòu)的孔徑大小。此外，所述pH還會交聯(lián)劑及膠原蛋白的活性產(chǎn)生影響。

將利用本發(fā)明實施例提供的人工角膜裙邊支架的制備方法制得的人工角膜裙邊支架的浸提液培養(yǎng)角膜上皮細胞，通過顯微鏡觀察，結(jié)果如圖2所示。從圖2中可以看出，在人工角膜支架上，角膜上皮細胞增殖迅速且排列緊密，具有良好的生物相容性。由此可知，膠原蛋白與非膠原結(jié)構(gòu)成分結(jié)合，可以改變材料的離子交換功能，與細胞的反應(yīng)及生物降解性能也會得以改變，進而可改善整體支架的細胞粘附與增長，并能對機械刺激做出反應(yīng)。

實施例1

(1)將膠原蛋白、聚乙烯醇、納米羥基磷灰石、致孔劑、有機溶劑按質(zhì)量比：0.5：1：1：5：10比例混合，其中致孔劑按壬基酚聚氧乙烯醚：氯化鈉質(zhì)量比0.5:10添加，在85℃的水浴下恒溫攪拌2小時，得到支架材料混合物，注入模具，調(diào)節(jié)樣品厚度，從而壓模成型；

(2)將所述的復(fù)合材料在-20℃冷凍10小時，在室溫下解凍2小時，重復(fù)冷凍-解凍5次，制得復(fù)合水凝膠；

(3)將上述成型的水凝膠轉(zhuǎn)至冷凍干燥機中真空狀態(tài)下干燥24h，得到白色類似海綿的復(fù)合材料，按交聯(lián)劑1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺與膠原蛋白質(zhì)量比0.5：5浸泡在交聯(lián)劑溶液中，采用緩沖劑調(diào)節(jié)溶液pH為5.5，在4℃下反應(yīng)24h，得到交聯(lián)后的多孔復(fù)合水凝膠；

(4)將其在調(diào)節(jié)PH后，采用無菌的去離子水浸泡15天，每天換水兩次，得到人工角膜裙邊支架。

實施例2

(1)將膠原蛋白、聚乙烯醇、納米磷酸三鈣、致孔劑、有機溶劑按質(zhì)量比：2：0.5：1.5：10：10比例混合，其中致孔劑按壬基酚聚氧乙烯醚：氯化鈉質(zhì)量比1:10添加，在90℃的水浴下恒溫攪拌3小時，得到支架材料混合物，注入模具，調(diào)節(jié)樣品厚度，從而壓模成型；

(2)將所述的復(fù)合材料在-20℃冷凍48小時，在室溫下解凍5小時，重復(fù)冷凍-解凍4次，制得復(fù)合水凝膠；

(3)將上述成型的水凝膠轉(zhuǎn)至冷凍干燥機中真空狀態(tài)下干燥24h，得到白色類似海綿的復(fù)合材料，按交聯(lián)劑京尼平與膠原蛋白質(zhì)量比0.5：10浸泡在交聯(lián)劑溶液中，采用緩沖劑調(diào)節(jié)溶液pH為6.0，在4℃下反應(yīng)12h，得到交聯(lián)后的多孔復(fù)合水凝膠；

(4)將其在調(diào)節(jié)PH后，采用無菌的去離子水浸泡10天，每天換水兩次，得到人工角膜裙邊支架。

實施例3

(1)將膠原蛋白、聚乙烯醇、納米磷酸三鈣、致孔劑、有機溶劑按質(zhì)量比：1：1：2：15：20比例混合，其中致孔劑按壬基酚聚氧乙烯醚：氯化鈉質(zhì)量比2:15添加，在95℃的水浴下恒溫攪拌2小時，得到支架材料混合物，注入模具，調(diào)節(jié)樣品厚度，從而壓模成型；

(2)將所述的復(fù)合材料在-40℃冷凍24小時，在室溫下解凍4小時，重復(fù)冷凍-解凍6次，制得復(fù)合水凝膠；

(3)將上述成型的水凝膠轉(zhuǎn)至冷凍干燥機中真空狀態(tài)下干燥24h，得到白色類似海綿的復(fù)合材料，按交聯(lián)劑戊二醛與膠原蛋白質(zhì)量比0.5：10浸泡在交聯(lián)劑溶液中，采用緩沖劑調(diào)節(jié)溶液pH為6.5，在4℃下反應(yīng)36h，得到交聯(lián)后的多孔復(fù)合水凝膠；

(4)將其在調(diào)節(jié)PH后，采用無菌的去離子水浸泡30天，每天換水兩次，得到人工角膜裙邊支架。

實施例4

(1)將膠原蛋白、聚乙烯醇、納米羥基磷灰石、致孔劑、有機溶劑按質(zhì)量比：1：3：3：20：15比例混合，其中致孔劑按壬基酚聚氧乙烯醚：氯化鈉質(zhì)量比1:20添加，在90℃的水浴下恒溫攪拌3小時，得到支架材料混合物，注入模具，調(diào)節(jié)樣品厚度，從而壓模成型；

(2)將所述的復(fù)合材料在-26℃冷凍36小時，在室溫下解凍3小時，重復(fù)冷凍-解凍7次，制得復(fù)合水凝膠；

(3)將上述成型的水凝膠轉(zhuǎn)至冷凍干燥機中真空狀態(tài)下干燥24h，得到白色類似海綿的復(fù)合材料，按交聯(lián)劑1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺與膠原蛋白質(zhì)量比1：15浸泡在交聯(lián)劑溶液中，采用緩沖劑調(diào)節(jié)溶液pH為7.0，在4℃下反應(yīng)24h，得到交聯(lián)后的多孔復(fù)合水凝膠；

(4)將其在調(diào)節(jié)PH后，采用無菌的去離子水浸泡20天，每天換水兩次，得到人工角膜裙邊支架。

實施例5

(1)將膠原蛋白、聚乙烯醇、納米磷酸三鈣、致孔劑、有機溶劑按質(zhì)量比：3：2：3：10：20比例混合，其中致孔劑按壬基酚聚氧乙烯醚：氯化鈉質(zhì)量比2:10添加，在85℃的水浴下恒溫攪拌4小時，得到支架材料混合物，注入模具，調(diào)節(jié)樣品厚度，從而壓模成型；

(2)將所述的復(fù)合材料在-40℃冷凍48小時，在室溫下解凍6小時，重復(fù)冷凍-解凍9次，制得復(fù)合水凝膠；

(3)將上述成型的水凝膠轉(zhuǎn)至冷凍干燥機中真空狀態(tài)下干燥24h，得到白色類似海綿的復(fù)合材料，按交聯(lián)劑戊二醛與膠原蛋白質(zhì)量比1：15浸泡在交聯(lián)劑溶液中，采用緩沖劑調(diào)節(jié)溶液pH為5.5，在4℃下反應(yīng)12h，得到交聯(lián)后的多孔復(fù)合水凝膠；

(4)將其在調(diào)節(jié)PH后，采用無菌的去離子水浸泡30天，每天換水兩次，得到人工角膜裙邊支架。

實施例6

(1)將膠原蛋白、聚乙烯醇、納米羥基磷灰石、致孔劑、有機溶劑按質(zhì)量比：4：1：1：15：10比例混合，其中致孔劑按壬基酚聚氧乙烯醚：氯化鈉質(zhì)量比1.5:10添加，在90℃的水浴下恒溫攪拌3小時，得到支架材料混合物，注入模具，調(diào)節(jié)樣品厚度，從而壓模成型；

(2)將所述的復(fù)合材料在-30℃冷凍24小時，在室溫下解凍5小時，重復(fù)冷凍-解凍8次，制得復(fù)合水凝膠；

(3)將上述成型的水凝膠轉(zhuǎn)至冷凍干燥機中真空狀態(tài)下干燥24h，得到白色類似海綿的復(fù)合材料，按交聯(lián)劑1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺與膠原蛋白質(zhì)量比1.5：10浸泡在交聯(lián)劑溶液中，采用緩沖劑調(diào)節(jié)溶液pH為5.0，在4℃下反應(yīng)20h，得到交聯(lián)后的多孔復(fù)合水凝膠；

(4)將其在調(diào)節(jié)PH后，采用無菌的去離子水浸泡10天，每天換水兩次，得到人工角膜裙邊支架。

實施例7

(1)將膠原蛋白、聚乙烯醇、納米磷酸三鈣、致孔劑、有機溶劑按質(zhì)量比：5：2：3：5：5比例混合，其中致孔劑按壬基酚聚氧乙烯醚：氯化鈉質(zhì)量比0.5:5添加，在85℃的水浴下恒溫攪拌2小時，得到支架材料混合物，注入模具，調(diào)節(jié)樣品厚度，從而壓模成型；

(2)將所述的復(fù)合材料在-26℃冷凍36小時，在室溫下解凍4小時，重復(fù)冷凍-解凍9次，制得復(fù)合水凝膠；

(3)將上述成型的水凝膠轉(zhuǎn)至冷凍干燥機中真空狀態(tài)下干燥24h，得到白色類似海綿的復(fù)合材料，按交聯(lián)劑京尼平與膠原蛋白質(zhì)量比2：15浸泡在交聯(lián)劑溶液中，采用緩沖劑調(diào)節(jié)溶液pH為6.5，在4℃下反應(yīng)24h，得到交聯(lián)后的多孔復(fù)合水凝膠；

(4)將其在調(diào)節(jié)PH后，采用無菌的去離子水浸泡15天，每天換水兩次，得到人工角膜裙邊支架。

實施例8

(1)將膠原蛋白、聚乙烯醇、納米羥基磷灰石、致孔劑、有機溶劑按質(zhì)量比：10：4：3：10：10比例混合，其中致孔劑按壬基酚聚氧乙烯醚：氯化鈉質(zhì)量比1:15添加，在90℃的水浴下恒溫攪拌4小時，得到支架材料混合物，注入模具，調(diào)節(jié)樣品厚度，從而壓模成型；

(2)將所述的復(fù)合材料在-20℃冷凍48小時，在室溫下解凍6小時，重復(fù)冷凍-解凍10次，制得復(fù)合水凝膠；

(3)將上述成型的水凝膠轉(zhuǎn)至冷凍干燥機中真空狀態(tài)下干燥24h，得到白色類似海綿的復(fù)合材料，按交聯(lián)劑京尼平與膠原蛋白質(zhì)量比1：20浸泡在交聯(lián)劑溶液中，采用緩沖劑調(diào)節(jié)溶液pH為6.0，在4℃下反應(yīng)36h，得到交聯(lián)后的多孔復(fù)合水凝膠；

(4)將其在調(diào)節(jié)PH后，采用無菌的去離子水浸泡30天，每天換水兩次，得到人工角膜裙邊支架。

實施例9

(1)將膠原蛋白、聚乙烯醇、納米磷酸三鈣、致孔劑、有機溶劑按質(zhì)量比：5：3：2：20：20比例混合，其中致孔劑按壬基酚聚氧乙烯醚：氯化鈉質(zhì)量比3:20添加，在85℃的水浴下恒溫攪拌2小時，得到支架材料混合物，注入模具，調(diào)節(jié)樣品厚度，從而壓模成型；

(2)將所述的復(fù)合材料在-30℃冷凍24小時，在室溫下解凍5小時，重復(fù)冷凍-解凍8次，制得復(fù)合水凝膠；

(3)將上述成型的水凝膠轉(zhuǎn)至冷凍干燥機中真空狀態(tài)下干燥24h，得到白色類似海綿的復(fù)合材料，按交聯(lián)劑1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺與膠原蛋白質(zhì)量比3：10浸泡在交聯(lián)劑溶液中，采用緩沖劑調(diào)節(jié)溶液pH為6.5，在4℃下反應(yīng)24h，得到交聯(lián)后的多孔復(fù)合水凝膠；

(4)將其在調(diào)節(jié)PH后，采用無菌的去離子水浸泡20天，每天換水兩次，得到人工角膜裙邊支架。

本發(fā)明提供的人工角膜裙邊支架材料的制備方法，先采用冷凍解凍成型進行物理交聯(lián)，后采用化學交聯(lián)劑對復(fù)合水凝膠進行化學交聯(lián)，來制得該多孔復(fù)合水凝膠。而且本發(fā)明的致孔方法采用了氣體發(fā)泡法和粒子致孔法相結(jié)合來制備三維多孔復(fù)合水凝膠。本發(fā)明提供的人工角膜裙邊支架材料由膠原蛋白/聚乙烯醇復(fù)合水凝膠構(gòu)成，具有良好的生物相容性，降解速度可調(diào)，并可參與組織修復(fù)、高含水率以及良好的力學性能。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。