一种表面固定化改性角膜修复材料及其制备方法与流程

本发明属于生物医用材料领域，涉及一种表面固定化改性角膜修复材料及其制备方法。

背景技术：

角膜是外界光线进入眼内的第一道窗户，与巩膜一起构成眼球的天然防线。角膜质地透明是屈光间质的重要组成部分；其最大的特点是内部不含血管，所需营养主要依靠角膜缘血管网供给，处于免疫学上相对的“赦免”地位，所以角膜移植的成功率是所有器官移植中最高的。正常的角膜由浅至深可分为五层：角膜上皮层、前弹力层、基质层、后弹力层和内皮层。其中上皮层与外界直接接触，所以受到创伤的几率较大，角膜病是一种常见病和多发病，致盲率较高，角膜移植是目前治疗角膜盲的有效方法，其中80％的患者可通过角膜移植术而复明。但是角膜移植面临着角膜供体严重缺乏、异体角膜术后免疫排斥反应等问题，限制了临床上角膜移植的广泛应用。

体外重建人工角膜修复材料是解决上述问题的重要手段，高分子材料是生物医用材料中较为常见的一类，具有成分可控、生物相容性好、降解速率可控及易于修饰等特点。特别是一些天然高分子材料具有细胞信号识别，可促进细胞的粘附、增殖和分化，良好的生物安全性等优点。然而大部分天然高分子制备的角膜修复材料力学性、透光性、透氧透气性及成膜性较差，不能满足角膜修复材料的临床需求；通常需要对其进行复合、交联、改性等手段来改善胶原修复材料的各项指标以实现其应用的可能性。本发明选用良好生物相容性和生物可降解性的生物医用高分子材料，利用表面固化改性角膜修复材料；该制备工艺简单、重复性好、可实现大规模量产。

技术实现要素：

本发明的目的在于：公开了一种表面固定化改性角膜修复材料及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种表面固定化改性角膜修复材料的制备方法，具体步骤为：

(1)将高分子材料a，加入溶剂中，机械搅拌，配制重量比为0.1～15wt％的天然高分子溶液一；将高分子溶液一注入模具中，制得高分子薄膜；

(2)将高分子材料b和交联剂，按照步骤(1)的方法制备高分子溶液二，a和b为不同的高分子材料；

(3)将步骤(1)中高分子薄膜干燥后，浸泡在步骤(2)制备的溶液二中，浸泡0.5～36h后取出并干燥即得表面固定化改性角膜修复材料。

优选的，高分子材料a是胶原、丝素蛋白、壳聚糖、明胶、透明质酸及其衍生物中的至少一种。

优选的，高分子材料b是胶原、丝素蛋白、壳聚糖、明胶、透明质酸及其衍生物中的至少一种。

优选的，溶剂为浓度为0～5wt％的无机酸溶液。

优选的，机械搅拌的搅拌条件为：搅拌速率为100～700r/min，搅拌时间为1～36h，搅拌温度为10～60℃。

优选的，干燥的条件是室温自然干燥或30～50℃条件下真空干燥。

优选的，交联剂是盐酸乙基[3-(二甲胺基)丙基]碳二亚胺、n-羟基琥珀酰亚胺、戊二醛中的至少一种。

优选的，交联剂和高分子材料的质量比为1：(100～1000)。

本发明的有益效果是：本发明选用良好生物相容性和生物可降解性的生物医用高分子材料，制备表面固化改性角膜修复材料；该修复材料具有很好的理化性质和修复效果。制备修复材料的方法工艺简单、重复性好、可实现大规模量产。

附图说明

图1为明胶膜固化改性前(a)后(b)的扫描电子显微镜图像。

图2为壳聚糖被透明质酸钠表面固定化改性以及明胶被透明质酸钠表面固定化改性的红外谱图(a)和透明度(b)。

图3为胶原膜固化改性前(a)后(b)100s内接触角的变化曲线。

图4为胶原膜被透明质酸和丝素蛋白固化改性后的机械性能。

图5为表面固定化改性丝素蛋白角膜修复材料移植于新西兰大白兔眼部不同时期的修复效果。

具体实施方式

实施例1：

取明胶溶于0％的醋酸溶液中，60℃条件下机械搅拌1h(搅拌速率为700r/min)，配制重量比为20wt％的明胶溶液，随后将明胶溶液注入模具中，室温下自然干燥制得明胶薄膜备用。取壳聚糖和交联剂edc/nhs(质量比交联剂/壳聚糖＝1/700)溶于5％的盐酸溶液中，25℃条件下机械搅拌24h(搅拌速率为100r/min)，配制重量比为3wt％的壳聚糖混合溶液；将制备的明胶薄膜浸泡于壳聚糖混合溶液中2h，取出室温自然干燥即得表面固定化改性明胶角膜修复材料。经过固定化改性之后，膜表面的粗糙度有显著提高，这将更有利于细胞的粘附与生长。图1所示分别是明胶膜固化改性前(1a)和改性后(1b)的微观形貌图。

实施例2：

取壳聚糖溶于0.5％的盐酸溶液中，50℃条件下机械搅拌8h(搅拌速率为500r/min)，配制重量比为5wt％的壳聚糖溶液，随后将壳聚糖溶液注入模具中，室温下自然干燥制得壳聚糖薄膜备用。取透明质酸纳和交联剂戊二醛(质量比交联剂/透明质酸钠＝1/100)溶于1％的醋酸溶液中，10℃条件下机械搅拌36h(搅拌速率为100r/min)，配制重量比为15wt％的透明质酸钠混合溶液；将制备的壳聚糖薄膜浸泡于透明质酸钠混合溶液中1h，取出30℃条件下真空干燥即得表面固定化改性壳聚糖角膜修复材料。单一的高分子薄膜经过固定化改性，可有效提高角膜修复材料的透明度，为相关应用提供基础。图2所示是壳聚糖被透明质酸钠表面固定化改性以及实施例1中明胶被壳聚糖表面固定化改性的红外图谱(2a)和透明度表征(2b)。

实施例3：

取胶原溶于5％的盐酸溶液中，10℃条件下机械搅拌36h(搅拌速率为100r/min)，配制重量比为1wt％的胶原溶液，随后将胶原溶液注入模具中，室温下自然干燥制得胶原薄膜备用。取透明质酸钠和交联剂edc/nhs(质量比交联剂/透明质酸钠＝1/1000)溶于1.5％的盐酸溶液中，30℃条件下机械搅拌18h(搅拌速率为200r/min)，配制重量比为1wt％的透明质酸钠混合溶液；将制备的明胶薄膜浸泡于透明质酸钠混合溶液中36h，取出50℃条件下真空干燥即得表面固定化改性胶原角膜修复材料。明胶薄膜经过固定化改性之后，接触角降低说明其表面亲水性增强，在应用过程中更有利于保持创面的湿润型为新生细胞的生长提供有利环境。图3所示是胶原膜固化改性前后100s内接触角的变化曲线。

实施例4：

取胶原溶于1.5％的盐酸溶液中，25℃条件下机械搅拌18h(搅拌速率为500r/min)，配制重量比为2wt％的胶原溶液，随后将胶原溶液注入模具中，室温下自然干燥制得胶原薄膜备用。取丝素蛋白和交联剂戊二醛(质量比交联剂/丝素蛋白＝1/800)溶于2.5％的盐酸溶液中，30℃条件下机械搅拌24h(搅拌速率为350r/min)，配制重量比为1.5wt％的丝素蛋白混合溶液；将制备的胶原薄膜浸泡于丝素蛋白溶液中4h，取出40℃条件下真空干燥即得表面固定化改性胶原角膜修复材料，胶原膜被表面固定化改性之后有效提高了其拉伸强度。图4所示是胶原膜分别被透明质酸和丝素蛋白固化改性后机械性能的变化。

实施例5：

取丝素蛋白溶于1％的盐酸溶液中，50℃条件下机械搅拌36h(搅拌速率为600r/min)，配制重量比为1.5wt％的丝素蛋白溶液，随后将丝素蛋白溶液注入模具中，室温下自然干燥制得丝素蛋白薄膜备用。取透明质酸钠和交联剂edc/nhs(质量比交联剂/透明质酸钠＝1/500)溶于2％的盐酸溶液中，35℃条件下机械搅拌28h(搅拌速率为450r/min)，配制重量比为5wt％的透明质酸钠混合溶液；将制备的丝素蛋白薄膜浸泡于丝素蛋白溶液中1.5h，取出室温自然干燥即得表面固定化改性丝素蛋白角膜修复材料。图5所示是表面固定化改性丝素蛋白角膜修复材料动物实验(新西兰大白兔)结果显示修复效果良好。