本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，特別涉及具體涉及一種細(xì)胞膜仿生的可注射溫敏性水凝膠人工晶狀體材料及其制備方法。

技術(shù)背景

白內(nèi)障是一種常見的中老年眼病，主要表現(xiàn)為晶體本身或晶體囊渾濁，臨床上只能借助手術(shù)，即白內(nèi)障摘除加人工晶狀體植入使患者復(fù)明。人工晶狀體已應(yīng)用于臨床數(shù)十年，主要是由多聚物和交聯(lián)劑組成。通過改變多聚物的化學(xué)組成，可以改變?nèi)斯ぞ铙w的折射率、硬度等特性。根據(jù)其硬度，可以分為硬性人工晶狀體和軟性人工晶狀體，而軟性人工晶狀體又稱為可折疊人工晶狀體。硬性人工晶狀體的主要材料是聚甲基丙烯酸酯（PMMA），雖然具有光學(xué)性能好的特點(diǎn)，但是由于其硬度高，容易造成角膜損傷，在手術(shù)中有諸多限制?？烧郫B的人工晶狀體是目前臨床上應(yīng)用廣泛的產(chǎn)品，可折疊人工晶狀體材料主要有硅凝膠，親水性丙烯酸酯和疏水性丙烯酸酯。其材料具有很好的柔韌性，手術(shù)切口小，術(shù)后反應(yīng)較輕。但是，由于折疊人工晶狀體受材料和植入方式的限制，容易引起眩光問題以及后發(fā)型白內(nèi)障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于一種細(xì)胞膜仿生的可注射溫敏性水凝膠作為人工晶狀體材料，提高其生物相容性，減少植入后的并發(fā)癥以及上皮細(xì)胞在人工晶狀體表面的增生。本發(fā)明提供的水凝膠材料，不同于其他人工晶狀體材料，具有溫敏性的特點(diǎn)，并在材料中引入了具有細(xì)胞膜仿生的2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿組分，提高了材料的生物相容性。該組分的細(xì)胞膜仿生特點(diǎn)可以有效阻抗蛋白質(zhì)和眼內(nèi)上皮細(xì)胞在人工晶狀體表面和內(nèi)部粘附和增生，減少人工晶狀體植入后的炎癥和其他并發(fā)癥。

溫敏性水凝膠在低溫條件下具有很好的流動(dòng)性，當(dāng)調(diào)節(jié)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，材料發(fā)生凝膠，使其具有很好的力學(xué)強(qiáng)度。選擇轉(zhuǎn)變溫度為人體溫度的溫敏性凝膠材料，在低溫下注射入眼內(nèi)，在體溫條件下使其凝膠化，獲得具有很好力學(xué)強(qiáng)度和光學(xué)性能的人工晶狀體材料。這種植入方式可有效充滿整個(gè)晶狀體的囊袋，有效降低后發(fā)障，炫光等并發(fā)癥。

人工晶狀體的生物相容性直接影響術(shù)后長期的視功能。針對人工晶狀體表面改性大部分研究均著眼于通過構(gòu)建生物惰性或低黏附力的表面來抑制細(xì)胞黏附，減少與周圍組織的相互作用，這樣的表面有利于抑制炎性反應(yīng)。為了構(gòu)建低黏附力的表面，提高材料表面的親水性能降低其表面非特異性蛋白吸附作用，構(gòu)建與蛋白具有同種電荷的改性層能進(jìn)一步增加對該蛋白的抵抗吸附作用。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種細(xì)胞膜仿生可注射溫敏性水凝膠，由三種單體聚合而成，第一種單體為溫敏性功能性單體；第二種單體為2-苯氧乙基甲基丙烯酸酯或2-苯氧乙基丙烯酸酯；第三種單體為2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿。

作為可選方式，在上述細(xì)胞膜仿生溫敏性水凝膠中，所述溫敏性功能性單體為N-異丙基丙烯酰胺或乙烯基吡咯烷酮或甲基丙烯酸二甲胺乙酯。

作為可選方式，在上述細(xì)胞膜仿生溫敏性水凝膠中，第一種單體的用量占聚合單體總質(zhì)量的20%~45%；第二種單體的用量占聚合單體總質(zhì)量的20%~45%；第三種單體的用量占聚合單體總質(zhì)量的10%~35%

作為可選方式，在上述細(xì)胞膜仿生可注射溫敏性水凝膠中，該材料由聚合單體、溫敏性功能性單體和引發(fā)劑通過自由基聚合而成。

作為可選方式，在上述細(xì)胞膜仿生可注射溫敏性水凝膠中，所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈。

作為可選方式，在上述細(xì)胞膜仿生可注射溫敏性水凝膠中，所述引發(fā)劑的用量占聚合物單體總質(zhì)量的0.1%~2%。

作為可選方式，所述細(xì)胞膜仿生可注射溫敏性水凝膠材料，具有大于1.5的折光指數(shù)，光線透過率超過90%，形變回復(fù)率超過95%，適合作為人工晶狀體材料。

本發(fā)明還提供了一種上述可注射細(xì)胞膜仿生可注射溫敏性水凝膠的制備方法，其特征在于，將所述三種單體與引發(fā)劑進(jìn)行自有基聚合而成。

作為可選方式，在上述制備方法中，將聚合單體與引發(fā)劑混合后在真空條件下50oC~100oC反應(yīng)0.5~24 h，分離產(chǎn)物去除未反應(yīng)的小分子單體，即得到溫敏性水凝膠。

作為可選方式，在上述制備方法中，將聚合單體，溫敏性功能性單體與引發(fā)劑按照一定比例在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行混合；混合均勻后注入玻璃模具中，然后置于真空烘箱中；首先在50 oC~70 oC反應(yīng)0.5~24 h, ，然后將溫度升至80~100 oC，繼續(xù)反應(yīng)1~24小時(shí)。 反應(yīng)結(jié)束后，將玻璃模具置于40oC去離子水中進(jìn)行溶脹平衡，聚合物材料脫模，期間通過更換去離子水去除未反應(yīng)的小分子單體，最終得到敏性聚合物材料。

本發(fā)明中通過調(diào)整單體配比來調(diào)整材料的凝膠轉(zhuǎn)變溫度，得到機(jī)械性能、光學(xué)性能良好的水凝膠作為人工晶狀體材料；具有大于1.5的折光指數(shù)，光線透過率超過90%，形變回復(fù)率超過95%，適合作為人工晶狀體材料。

本發(fā)明還提供了一種上述的細(xì)胞膜仿生溫敏性水凝膠的應(yīng)用，其特征在于，將其用于可細(xì)胞膜仿生的溫敏性人工晶狀體。

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明作為人工晶狀體材料的可注射溫敏性水凝膠，通過注射的植入方式有效地減小了手術(shù)切口，避免術(shù)后并發(fā)癥的出現(xiàn)；由于含有具有細(xì)胞膜仿生的磷酰膽堿成分，使得材料具有高度的生物相容性，可以有效阻抗蛋白質(zhì)和眼內(nèi)上皮細(xì)胞在人工晶狀體表面和內(nèi)部粘附和增生，減少人工晶狀體植入后的炎癥反應(yīng)。同時(shí)，有效避免疏水性人工晶狀體植入眼內(nèi)的微泡現(xiàn)象和鏡面效應(yīng)所致的眩光問題。

具體實(shí)施方式：

以下通過實(shí)施例的具體實(shí)施方式再對本發(fā)明的上述內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)做的任何修改，以及根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的等同替換或者改進(jìn)，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

以下實(shí)施例中所用部分原料結(jié)構(gòu)式如下表所示：

實(shí)施例1：

選用單體：第一種單體為N-異丙基丙烯酰胺，第二種單體為2-苯氧乙基丙烯酸酯，第三種單體2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈。其中N-異丙基丙烯酰胺含量為40%，2-苯氧乙基丙烯酸酯為40%，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿為19%，偶氮二異丁腈1%。將可聚合單體和引發(fā)劑在氮?dú)獗Ｗo(hù)下混合均勻后注入玻璃模具，在烘箱內(nèi)60oC加熱聚合18小時(shí)，然后將溫度升至90oC，繼續(xù)反應(yīng)6小時(shí)。將玻璃模具置于40 oC的去離子水中進(jìn)行溶脹平衡，聚合物材料脫模，期間通過更換去離子水去除未反應(yīng)的小分子單體，最終得到能夠作為人工晶狀體材料的溫敏性聚合物材料。該材料在12 oC以下水溶性好，具有很好的流動(dòng)性，可進(jìn)行注射操作；當(dāng)溫度在體溫37 oC時(shí)，該聚合物的水溶液迅速凝膠化，具有很好的力學(xué)強(qiáng)度和光學(xué)性能；該凝膠材料的屈光指數(shù)為1.52，37 oC凝膠時(shí)間為5 min，平衡水含量為15%，光線透過率大于90%，形變回復(fù)率超過95%。

HUVEC細(xì)胞黏附實(shí)驗(yàn)：將HUVEC細(xì)胞在37 oC培養(yǎng)48 h后在熒光顯微鏡觀察。結(jié)果如圖1所示，A圖為不含磷酸膽堿的聚合物材料，可以看出表面黏附大量細(xì)胞，B圖顯示含有磷酸膽堿材料表面黏附細(xì)胞情況，表明經(jīng)過磷酸膽堿修飾材料具有很好的抗細(xì)胞黏附性能，這是由于磷酸膽堿兩性離子使得材料表面形成水合層，有效的阻止細(xì)胞的黏附。本實(shí)施例所得材料具有優(yōu)異的抗細(xì)胞黏附性能。

實(shí)施例2：

選用單體：第一種單體為乙烯基吡咯烷酮，第二種單體為2-苯氧乙基甲基丙烯酸酯，第三種單體2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈。其中乙烯基吡咯烷酮含量為40%，2-苯氧乙基甲基丙烯酸酯為45%，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿為14%，偶氮二異丁腈1%。將可聚合單體、引發(fā)劑在氮?dú)獗Ｗo(hù)下混合均勻后注入玻璃模具，在烘箱內(nèi)70 oC加熱聚合8小時(shí)，然后將溫度升至100 oC，繼續(xù)反應(yīng)12小時(shí)。將玻璃模具置于去40 oC的離子水中進(jìn)行溶脹平衡，聚合物脫模，期間通過更換去離子水去除未反應(yīng)的小分子單體，最終得到能夠作為人工晶狀體材料的溫敏性聚合物材料。該材料在15 oC以下具有很好的水溶性，具有很好的流動(dòng)性，可進(jìn)行注射操作；當(dāng)溫度在體溫37 oC時(shí)，該聚合物的水溶液迅速凝膠化，具有很好的力學(xué)強(qiáng)度和光學(xué)性能；該材料的屈光指數(shù)為1.5，37 oC凝膠時(shí)間為10 min，平衡水含量為12%，光線透過率大于90%，形變回復(fù)率超過95%。

HUVEC細(xì)胞黏附實(shí)驗(yàn)：將HUVEC細(xì)胞在37 oC培養(yǎng)48 h后在熒光顯微鏡觀察。結(jié)果如圖2所示，A圖為不含磷酸膽堿的聚合物材料，可以看出表面黏附大量細(xì)胞，B圖顯示含有磷酸膽堿材料表面黏附細(xì)胞情況，表明經(jīng)過磷酸膽堿修飾材料具有很好的抗細(xì)胞黏附性能，這是由于磷酸膽堿兩性離子使得材料表面形成水合層，有效的阻止細(xì)胞的黏附。本實(shí)施例所得材料具有優(yōu)異的抗細(xì)胞黏附性能。

實(shí)施例3：

選用單體：第一種單體為甲基丙烯酸二甲胺乙酯，第二種單體為2-苯氧乙基甲基丙烯酸酯，第三種單體2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈。其中甲基丙烯酸二甲胺乙酯含量為43%，2-苯氧乙基甲基丙烯酸酯為42%，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿為14%，偶氮二異丁腈1%。將可聚合單體和引發(fā)劑在氮?dú)獗Ｗo(hù)下混合均勻后注入玻璃模具，在烘箱內(nèi)60 oC加熱聚合16小時(shí)，然后將溫度升至100oC，繼續(xù)反應(yīng)8小時(shí)。將玻璃模具置于40 oC的去離子水中進(jìn)行溶脹平衡，聚合物脫模，期間通過更換去離子水去除未反應(yīng)的小分子單體，最終得到能夠作為人工晶狀體材料的溫敏性聚合物材料。該材料在7 oC以下具有很好的水溶性，具有很好的流動(dòng)性，可進(jìn)行注射操作；當(dāng)溫度在體溫37 oC時(shí)，該聚合物的水溶液迅速凝膠化，具有很好的力學(xué)強(qiáng)度和光學(xué)性能；該材料的屈光指數(shù)為1.54，37 oC凝膠時(shí)間為7 min，平衡水含量為17%，光線透過率大于90%，形變回復(fù)率超過95%。

HUVEC細(xì)胞黏附實(shí)驗(yàn)：將HUVEC細(xì)胞在37 oC培養(yǎng)48 h后在熒光顯微鏡觀察。結(jié)果如圖3所示，A圖為不含磷酸膽堿的聚合物材料，可以看出表面黏附大量細(xì)胞，B圖顯示含有磷酸膽堿材料表面黏附細(xì)胞情況，表明經(jīng)過磷酸膽堿修飾材料具有很好的抗細(xì)胞黏附性能，這是由于磷酸膽堿兩性離子使得材料表面形成水合層，有效的阻止細(xì)胞的黏附。本實(shí)施例所得材料具有優(yōu)異的抗細(xì)胞黏附性能。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，對本發(fā)明而言，僅僅是說明性的，而非限制性的；本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在本發(fā)明專利要求所限定的范圍內(nèi)，可對其進(jìn)行許多改變、修改，甚至等效變更，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。