生物模拟人工晶状体的制作方法
【专利说明】生物模拟人工晶状体
[0001]本申请要求美国临时专利申请专利号61/752，685，申请日2013年I月15日的权利，其内容引入本申请中作为参考。
发明领域
[0002]本发明涉及一种生物模拟可植入晶状体“B10L”，当天然晶状体NCL被移除，将该B1L植入眼后房并置入NCL腾出后的囊袋时，B1L的基本功能能够替代NCL。
[0003]发明背景
[0004]人工晶状体1Ls是可通过外科植入并替代或补充NCL光学功能的晶状体。所谓的“后房人工晶状体”或PC 1Ls，其在白内障，或者更常见的老花眼的情况下，通过所谓“透明晶状体置换”或CLE来替代NCL。其他可植入晶状体植入眼睛前房AC 1Ls，进入角膜(角膜植入或基质内植入)，或位于NCL和虹膜之间(所谓的“可植入接触晶状体”或ICL)。到目前为止，大多数这些1Ls的设计仅仅旨在取代或补充NCL的基本光学功能。应当了解的是，人眼中的NCL(如图1中所绘)是拥有多种功能的复杂结构。眼睛的主要部位包括角膜101、虹膜102、NCL103、后囊膜104、睫状肌105、小带106、玻璃体107和视网膜108。
[0005]NCL103的基本光学功能包括协助角膜101聚焦入射光以使远处的物体可以投影到视网膜108。它的另一重要光学功能是调节一一以这样的方式调整晶状体的光强度，以使不同距离的物体可被投影到视网膜108上。关于该调节机制有几种理论进行解释。例如L.Werner 等人的 Phys1logy of Accommodat1n and Presbyopia, ARQ.BRAS.0FTALM0L.63(6)，DEZEMBR0/2000-503。
[0006]最牢固的理论是von Helmholtz理论，该理论解释，如图1，放松的睫状肌105引起小带106中的张力，使其从周边朝外拉扯晶状体103，以保持NCL103在变形(扁平)的情形下提供适于远视的低屈光力。聚焦近距离物体是通过睫状肌105的张力来使小带106放松，并允许NCL103获取其在前、后表面均具有更小直径、更大中心厚度和更小曲率半径的“天然”构型。这将增加NCL的屈光力，并允许邻近物体的图像投影在视网膜108上。
[0007]大多数普通的人工晶状体都有球形表面，这种球形表面相当容易制造。一段时间以来，NCL103被认为是本质上是球面的。然而，球面晶状体并不完全是单端式的，而是呈现出所谓的“球面象差”，其中通过中心入射的光线被弯曲进入一个焦点，其比通过晶状体周边入射的光线距离晶状体略微更远。因此，球面晶状体的周边比其中心折射率更大。这种变化是连续的:这种晶状体没有单一的焦点，而是具有在最长和最短的焦距之间的短距离间隔(焦点范围)的许多焦点。换言之，球面晶状体是负多焦点的(negtive polyfacal)(其焦距从中心到边缘逐渐减小)。椭圆形的晶状体比球面晶状体(如由静态液体弯月面固化而成的表面)更具鲜明的球面象差，因而也比球面晶状体更具有负多焦点性。
[0008]一些人造的人工晶状体包括双曲面和其他二阶表面，如具有负多焦点性和完全相反的光学效果的球面或甚至椭圆形面。更重要的是，现有技术通常结合了二阶表面(或锥形表面)和新月形表面，这种新月形表面定义不清，且仅仅是近似具有正球面象差的二阶表面(尽管从不是具有双曲象差的表面)。
[0009]例如，Wichterle在美国专利号为4，971，732的发明中主张新月形表面近似扁平椭球形，而Stoy在美国专利5，674，283中认为新月形表面近似球形表面，两者均具有负多焦点性。具有正、负多焦点性的表面的结合可以减少或抵消前者的优势。
[0010]此外，Wichterle在美国专利号为4，971，732中描述了人工晶状体的制造方法，其中将单体在开放的模具中固化，晶状体一(后)方具有模腔形状，而前方具有固化的液体弯月面的形状(大概接近具有负多焦点性的扁平椭圆形，介于纯粹球形和纯粹椭球面之间)。模腔具有二阶表面的形状，其可能包括双曲面。人们可以注意到，每种光学面的形成方式不同一一一种是通过在固体表面将聚合物前体固化形成；另一种是通过在液-气界面将聚合物前体固化形成。本领域技术人员应了解，在这样不同情形下所形成的两种光学面的表面质量在光学和生物方面都可能有很大不同。
[0011]Wichterle在美国专利4，846，832中描述了人工晶状体的另一种制造方法，即其中晶状体的后方具有固化的液体弯月面(大概接近具有负多焦点性的扁平椭圆形)的形状，而前方形成固体模型成型的印迹作为二阶表面，该二阶表面可能还隐含地包括双曲面。再次，我们注意到，每个光学面的产生都是不同的，一种是通过在固体表面将聚合物前体固化形成；另一种是通过在液-气界面将聚合物前体固化形成。
[0012]Stoy‘283中公开了修饰方法，该方法描述于Wichterle’732中，使用两部分模具，一部分是类似于Wichterle的模具，另一部分被用于形成晶状体前表面上的更小的直径的修饰的新月形。该新月形光学面具有与Wichterle ‘732产生的新月形具有相同特性，尽管其具有更小的直径，因此，可能比椭球体表面更接近球面。在任何情况下，这样的表面具有负多焦点性。后方形成固体模型成型的印迹作为二阶表面，该二阶表面可能包括双曲面，而其他光学面通过在液-气界面将液态聚合物前体固化形成。
[0013]Michalek和Vacik在PCT/CZ2005/000093中描述了在开放式模具中使用旋转铸造方法的1L制造方法。填充有单体混合物的模具沿其垂直轴旋转，同时进行聚合。光学面之一被创造为固体模型表面的印迹，而另一个光学面是由模具旋转形成。该印迹表面具有圆锥截面沿垂直轴转动形成的形状(其可包括双曲面的形状)。另一面成形为由离心力修饰的新月形的面，离心力将从中心向周边转移一些液态前体。在凸面的弯月面的情况下，离心力将使中心变平，并在周边创建更陡的曲率，即提高表面的球面象差。在凸面的弯月面的情况下，离心力将创建具有更小的中心半径的弯月面并修饰表面为近似球形和抛物线形状之间的形状。在任何情况下，该双曲线象差无法实现为凸部或凹面的新月形表面。
[0014]Sulc等在美国专利号4，994，083和4，955，903中公开了一种人工晶状体，其前表面部分向前突出为了与虹膜永久接触，这将使晶状体居中。后表面和前表面都可以具有围绕光轴旋转圆锥截面得到的形状(球形、抛物线、双曲线(hyperbole)、椭圆)。晶状体的的虹膜接触部分是具有非常高的水含量(至少70%和有利地超过90%的水)的水凝胶，其本身柔软且可变形。因此，通过与虹膜接触而变形的光学面也不可能完全为圆锥截面表面，而是具有可变的形状的表面，这将取决于瞳孔直径，可能是接近具有某种程度上更小的中心半径的球形。即，这种情况类似于另一个参考文献中的晶状体，其通过向类似虹膜的人工元件上的类似瞳孔的孔施压可变形的填充凝胶的晶状体，实现减少中心直径(Nun在美国专利7，220，279)。Nun ‘279中没有提及或暗示使用双曲面光学面。卡明斯在美国专利公告号2007/0129800和2008/0269887公开了一种液压调节10L，其中，液体由睫状体器官的作用压入内部的1L室，因此造成光学面和调节的变化。
[0015]Hong等在美国专利号7350916和美国专利公告号2006/0244904中公开了非球面人工晶状体，其有至少一个光学面具有具有负球面象差，以补偿角膜的正球面象差。该负球面象差是由所述光学面的双曲线形状来实现的。
[0016]Hong等在美国专利公开号2006/0227286公开了对人眼最佳的1L形状因素，并通过在一定范围的“形状因子”(从-0.5到+4)定义最适宜晶状体(形状因子由Hong定义为前部曲率和后部曲率总和与它们的差的比值)，且至少一个光学面是有利的具有介于-76和-27的圆锥系数的非球面。
[0017]Hong等在美国专利7350916中描述了一种10L，其具有至少一个光学面在整个压力(power)范围内具有范围为约-0.202微米至约-0.190微米的负球面象差。
[0018]发明概述
[0019]在至少一个方面，本发明提供一种人工晶状体，其可植入到人眼的后房以替代天然晶状体，该晶状体(参考图3)具有主光轴IA ;中心光学部分2和周围支持部件3 ;植入片的总体形状由它的前表面4、后表面5和植入片的前表面和后表面7A和7B的上边界之间的过渡表面6定义；具有带有边界9A和前顶点1A的中心前光学面8A ;具有边界9B和后顶点1B的中心后光学面8B ;和前周围支持表面IlA和后周围支持表面11B。
[0020]人工晶状体植入到人眼的后房，以替代天然晶状体，其尽量切合实际地模拟NCL的形状、大小、光学性质和材料性质，同时考虑到通过小切口进行外科植入的需要。
[0021]根据至少一个本发明的实施方式的人工晶状体具有至少其后表面接近天然晶状体的后表面的形状和尺寸，以实现与眼睛的后囊膜基本上完全接触。至少本发明的人工晶状体的接触后囊膜的部分，其由透明柔性水凝胶材料制成，该材料接近形成天然晶状体的组织的光学性、亲水性和电化学性质。设计前方以避免与虹膜的永久接触。
[0022]在至少一个实施方案中，将前表面成形，以避免与虹膜的永久接触，前周围支持表面IlA是凹面。
[0023]在至少一个实施方案中，本发明的人工晶状体具有至少其前表面和后表面的主要部分，包括两个光学面，通过沿光轴旋转一个或多个圆锥截面定义，且人工晶状体由液态聚合物前体与模具的固体壁接触固化形成，优选疏水塑料模具。
[0024]附图简述
[0025]附图，在此引入并构成本说明书的一部分，示出了本发明的当前优选实施方案，并连同上面给出的一般描述和下面给出的详细描述，用来解释本发明的特征。在附图中:
[0026]图1示出了包括主要结构的眼的内部排列，该主要结构包括角膜，巩膜，虹膜，NCL，玻璃体，视网膜和晶状体的悬吊器官(晶状体囊、小带和睫状肌)
[0027]图2示出了在具有一个双曲面的晶状体中的屈光力的分布。
[0028]图3A为本发明的示例性实施方案的生物模拟人工晶状体的剖视图。
[0029]图3B为图3A的晶状体的俯视图。
[0030]图4A为具有圆形的光学部分和椭圆形的支持部件的晶状体的另一个示例性实施方案的俯视图。
[0031]图4B是晶状体的另一个示例性实施方案的俯视图，该晶状体具有被单一纵切截断的圆形的支持部件。
[0032]图4C是晶状体的另一个不例性实施方案的俯视图，该晶状体具有被两个对称的新月形切面截断的圆形的支持部件。
[0033]图4D是晶状体的另一个不例性实施方案的俯视图，该晶状体具有被一个纵切和两个新月形切面截断的圆形的支持部件。
[0034]图4E是晶状体的另一个不例性实施方案的俯视图，该晶状体具有被四个对称的新月形切面截断的圆形的支持部件。
[0035]图4F是晶状体的另一个示例性实施方案的俯视图，该晶状体具有被两个直平行切面截断的圆形的支持部件，且具有圆柱轴IB的圆柱状晶状体与切面方向成α角。
[0036]图5A-5C示出了具有被分为两个或更多个光学区的光学面的示例性晶状体的俯视图。
[0037]图6A-6C为根据本发明由两种或更多种材料组成的另一种的晶状体的剖视图。
[0038]图7A-7C为展开图，其示出示例性晶状体的周围支持部件的替代外形。
[0039]图8示出了根据本发明的示例性实施方案的晶状体的生产模具的概略性构成。
[0040]发明详述
[0041]在附图中，相似的数字表示全文中类似的元素。在本文中的某些用语仅为方便起见，并且不应被看作是对本发明的限制。下文说明本发明优选的实施方案。然而，应当理解，基于该公开内容，本发明不受本文所描述的优选的实施方案的限制。
[0042]NCL随时间发展具有非常复杂的结构。其结构特征之一是NCL 103的后表面