凝胶型人工角膜及其制备方法与流程

本发明属于医疗器械领域，更具体涉及一种凝胶型人工角膜及其制备方法。

背景技术：

1、角膜盲是仅次于白内障的第二大致盲病。角膜盲患者唯一的复明机会是角膜移植，角膜移植是指用异体材料置换病变的自身角膜组织，达到使患者复明或控制角膜病变的目的。

2、角膜根据供体来源主要包括同种异体角膜、组织工程角膜以及人工合成材料角膜。虽然同种异体角膜是最优的角膜移植物，但角膜捐献数量无法满足移植需求；经脱细胞制备的组织工程角膜虽然可缓解角膜供体的短缺，但由于源于异种材料，故存在免疫排斥和病毒传染的风险，因此研究者对人工合成材料角膜(简称人工角膜)关注度逐渐提高，目前制得的以聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)为基本材料的人工角膜适用于角膜盲患者，但该角膜植片产品的力学特性低，极易在移植过程及后期使用过程中产生损坏，导致人工角膜的适用性差。

3、水凝胶是一类具有三维网络结构的聚合物，水凝胶的三维网络结构与天然细胞外基质相近，能够为细胞的生长提供黏附和生存环境。然而，目前以水凝胶为原料的角膜的力学强度远远低于异种角膜；此外凝胶型角膜在制备过程中经常添加交联剂，交联剂的残留会破坏眼表的微环境，影响术后恢复。

4、针对现有技术中存在的问题，亟需研发一种力学性能优异且安全性好的凝胶型人工角膜。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述问题，本发明开发了一种凝胶型人工角膜及其制备方法。

2、本发明第一方面提供了一种凝胶型人工角膜，按重量份数计，包含角膜胶原0.8-2.5份、聚乙二醇衍生物8-15份和水溶性金属盐5-15份；优选地，所述凝胶型人工角膜的制备过程中先将角膜胶原与聚乙二醇衍生物混合，再加入水溶性金属盐。

3、可选地，按重量份数计，所述角膜胶原为1.2-2份，所述聚乙二醇衍生物为10-13份，所述水溶性金属盐为7-10份。

4、发明人意外发现聚乙二醇衍生物、水溶性金属盐和角膜胶原按特定配比混合后，各物质间通过分子内、分子间的吸引力形成具有双层网络互穿的三维网络结构的聚合物凝胶，且特定含量的角膜胶原也容易与上述双层网络配合产生穿插，丰富了整个凝胶型人工角膜的三维网络结构，提升了凝胶型人工角膜的力学性能(例如拉伸强度和弹性模量)。先将角膜胶原与聚乙二醇衍生物混合，再加入水溶性金属盐的顺序可能有助于让三维网络结构更加稳定，且均匀分布于凝胶型人工角膜中，从而有助于进一步提升凝胶型人工角膜的力学性能。另外，三维立体的多孔结构类似于组织工程角膜中细胞外基质的结构，能够为细胞繁殖提供一定的空间，有助于凝胶型人工角膜后期的实际应用。再者，本发明制得的凝胶型人工角膜未检测到α-gal等抗原成分，表明本发明制得的凝胶型人工角膜不存在免疫排斥现象，能够很好地适应受体。需要注意的是，本发明的凝胶型人工角膜制备过程中，没有任何交联剂(如1,4-丁二醇二缩水甘油醚(bdde)、碳二亚胺(edc)、n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)等)的参与，有效避免了交联剂破坏眼表微环境的现象出现，且选用的原料均有助于降低术后病毒传染的风险。

5、可选地，聚乙二醇衍生物包括聚乙二醇乙酸酯和/或聚乙二醇二甲基硅氧烷。

6、可选地，所述水溶性金属盐中的金属离子选自二价铜离子、三价铁离子和二价钙离子中的一种或多种；优选地，所述水溶性金属盐选自硫酸铜、氯化铜、氯化钙及氯化铁中的一种或多种。

7、可选地，所述角膜胶原的制备步骤包括：

8、(1)获取角膜无异常的眼球；

9、(2)对所述眼球进行裁剪，只保留角膜作为初始角膜；

10、(3)将酸溶液和所述初始角膜混合，得到溶液a；优选地，所述酸溶液与所述初始角膜的质量比为1:10～25；

11、(4)将溶液a于缓冲液中透析后冻干，得到角膜胶原。

12、可选地，步骤(3)中，在4～30℃的温度条件下，混合所述酸溶液和所述初始角膜24～72h，得到溶液a；

13、步骤(4)中，将溶液a转移至3.5～12kda透析袋中透析10～24h，收集透析袋中剩余溶液b，并将剩余溶液b置于-55～-30℃的温度下冻干5～15h。

14、可选地，所述酸溶液选自盐酸溶液、醋酸溶液和硫酸溶液中的一种或者多种；所述缓冲液选自2-(n-吗啡啉)乙磺酸缓冲液(mes)、磷酸缓冲盐溶液(pbs)和4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲液(hepes)中的一种或者多种。

15、本发明另一方面还提供了一种凝胶型人工角膜的制备方法，包括如下步骤：

16、s1.将角膜胶原溶于水中，获得角膜胶原溶液；

17、s2.将聚乙二醇衍生物溶于水中，获得聚乙二醇衍生物溶液；

18、s3.将角膜胶原溶液与聚乙二醇衍生物溶液混合，得到溶液c；

19、s4.向溶液c中加入水溶性金属盐，搅拌0.5～1h后，定型、水洗、灭菌，获得所述凝胶型人工角膜。

20、可选地，步骤s3中，角膜胶原溶液与聚乙二醇衍生物溶液于2～15℃条件下混合3～6h，得到溶液c。

21、可选地，步骤s4中，所述灭菌方式包括环氧乙烷灭菌、电子束灭菌或者辐射灭菌。

22、综上所述，本发明具有以下至少一项有益效果：

23、将聚乙二醇衍生物、水溶性金属盐和角膜胶原按特定配比和特定顺序混合后，三者相互作用可形成相互均匀穿插的稳定网络结构，有助于显著提升凝胶型人工角膜的力学性能；且本发明制得的凝胶型人工角膜不易在受体中产生免疫反应；整个凝胶型人工角膜中制备过程中未加入任何交联剂，有效降低了交联剂破坏眼表微环境的情况。

技术特征：

1.一种凝胶型人工角膜，其特征在于，按重量份数计，包含角膜胶原0.8-2.5份、聚乙二醇衍生物8-15份和水溶性金属盐5-15份；优选地，所述凝胶型人工角膜的制备过程中先将角膜胶原与聚乙二醇衍生物混合，再加入水溶性金属盐。

2.根据权利要求1所述的凝胶型人工角膜，其特征在于，按重量份数计，所述角膜胶原为1.2-2份，所述聚乙二醇衍生物为10-13份，所述水溶性金属盐为7-10份。

3.根据权利要求1所述的凝胶型人工角膜，其特征在于，所述聚乙二醇衍生物包括聚乙二醇乙酸酯和/或聚乙二醇二甲基硅氧烷。

4.根据权利要求1所述的凝胶型人工角膜，其特征在于，所述水溶性金属盐中的金属离子选自二价铜离子、三价铁离子和二价钙离子中的一种或多种。

5.根据权利要求1-4任一所述的凝胶型人工角膜，其特征在于，所述角膜胶原的制备步骤包括：

6.根据权利要求5所述的凝胶型人工角膜，其特征在于，步骤(3)中，在4～30℃的温度条件下，混合所述酸溶液和所述初始角膜24～72h，得到溶液a；

7.根据权利要求5所述的凝胶型人工角膜，其特征在于，所述酸溶液选自盐酸溶液、醋酸溶液和硫酸溶液中的一种或者多种；所述缓冲液选自2-(n-吗啡啉)乙磺酸缓冲液、磷酸缓冲盐溶液和4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲液中的一种或者多种。

8.权利要求1-7任一所述的凝胶型人工角膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的凝胶型人工角膜的制备方法，其特征在于，步骤s3中，角膜胶原溶液与聚乙二醇衍生物溶液于2～15℃条件下混合3～6h，得到溶液c。

10.根据权利要求8所述的凝胶型人工角膜的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述灭菌方式包括环氧乙烷灭菌、电子束灭菌或者辐射灭菌。

技术总结
本发明涉及凝胶型人工角膜及其制备方法，涉及医疗器械领域。按重量份数计，本发明的凝胶型人工角膜包含角膜胶原0.8‑2.5份、聚乙二醇衍生物8‑15份和水溶性金属盐5‑15份；所述凝胶型人工角膜的制备过程中先将角膜胶原与聚乙二醇衍生物混合，再加入水溶性金属盐。由上述原料制得的凝胶型人工角膜不易破坏眼表微环境，也可显著提升力学性能，还不易在受体中产生免疫反应。

技术研发人员：罗威,石莉,王怡
受保护的技术使用者：广东博与再生医学有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25