一种胶原梯度分布改性聚乙烯醇角膜修复材料及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种胶原梯度分布改性聚乙烯醇角 膜修复材料及制备方法。
【背景技术】
[0002] 角膜为一透明的组织，它位于眼球的前端，容易受到感染及外伤。角膜疾病（如角 膜白斑、圆锥角膜、角膜溃疡或者外伤等）使角膜由透明变浑浊而影响患者视力。角膜移植 手术是治疗角膜类疾病的有效方式之一，其中异体移植效果是最好的一种手术，是目前治 疗角膜溃疡、角膜混浊等疾病的首选治疗方法。受异体角膜供体的限制，目前角膜修复材料 成为了研究热点。
[0003] 目前国内外用于制备角膜修复材料的方法很多，主要集中于合成高分子如聚乙烯 醇（PVA)、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙二醇等和天然高分子如胶原、丝素蛋白、硫酸软骨素和 壳聚糖等两大类。聚乙烯醇作为合成高分子，是一类由聚醋酸乙烯酯部分或者完全水解而 成的水溶性聚合物。聚乙烯醇水凝胶的化学组成和独特的空间三维结构，使其具有独特的 物理和生物性能，如良好的透光性、良好的粘弹性、柔软以及良好的生物相容性等，使其和 人体组织很接近，因此被广泛应用在生物医学材料领域，在伤口敷料、眼角接触镜、组织工 程支架、人造皮肤、药物缓释、生物感应器、人工关节软骨和半月板置换等方面得到了广泛 的应用。然而，聚乙烯醇作为生物材料仍有一定缺点，如缺乏生物活性，细胞粘附性差，在一 定程度上限制了聚乙烯醇的应用。胶原（Col)是细胞外最重要的蛋白质之一，是构成细胞 外基质的骨架，并起促进细胞粘附、生长和增殖的作用。胶原作为细胞外基质成分，具有其 他合成材料无法比拟的生物学特性，如良好的生物相容性、可生物降解性以及生物活性。胶 原作为生物科技产业最重要的原材料之一，被广泛应用于生物医用材料、化妆品和食品工 业等。
[0004] 理想角膜组织修复材料应该以天然人角膜的结构与性能为"标准"，具体而言应该 是在保证其生物安全性的前提下，具有良好的透光性能、透氧性能，适宜的力学性能和良好 的组织相容性等性能，从而维持角膜正常的视觉和生理功能。
【发明内容】
[0005] 为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种胶原 梯度分布改性聚乙烯醇角膜修复材料的制备方法。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种由上述方法制备得到的胶原梯度分布改性聚乙 烯醇角膜修复材料。
[0007] 本发明目的通过以下技术方案实现：
[0008] -种胶原梯度分布改性聚乙烯醇角膜修复材料的制备方法，包括以下制备步骤：
[0009] (1)将聚乙烯醇用去离子水配制成聚乙烯醇溶液，脱泡后浇注到模具中铺平，冷 冻，得到冷冻的聚乙烯醇溶液；
[0010] (2)将冷冻的聚乙烯醇溶液取出，室温条件下在冷冻的聚乙烯醇溶液表面均匀涂 抹胶原溶液，室温下解冻，得到聚乙烯醇和胶原的复合体系；
[0011] (3)将步骤（2)的复合体系重复冷冻、解冻过程7~10次，得到聚乙烯醇物理交 联、胶原同步渗透的聚乙烯醇-胶原一体化成型的水凝胶材料；
[0012] (4)将步骤（3)的水凝胶材料自然风干，得到胶原梯度分布改性聚乙烯醇角膜修 复材料。
[0013] 优选地，所述的聚乙烯醇是指醇解度彡95%，重均分子量Mw为9000~10000的聚 乙烯醇；所述聚乙烯醇溶液的质量分数为10%~20%。
[0014] 优选地，所述的胶原溶液是指I型胶原的乙酸溶液；胶原溶液的质量体积浓度为 4. 0 ~ 15. Omg/ml〇
[0015] 所述的I型胶原优选从牛肌腱中提取的I型胶原。
[0016] 优选地，所述的脱泡是指在90~98°C温度下真空脱泡30~60min。
[0017] 优选地，所述的冷冻是指在_20°C条件下进行冷冻处理16小时；所述的解冻是指 在25°C温度下解冻8小时。
[0018] 优选地，所述的风干是指在湿度为50%~80%、温度20~25°C的条件下风干。
[0019] -种胶原梯度分布改性聚乙烯醇角膜修复材料，通过以上方法制备得到。
[0020] 本发明的原理为：采用聚乙烯醇和胶原按照特定的量，经过聚乙烯醇反复冷冻解 冻物理交联、胶原同步渗透、材料一体凝胶化和风干成膜等工艺成型，得到一种胶原含量呈 梯度分布的角膜修复材料。材料整体具有良好的生物安全性，透光透氧性能良好，力学性能 良好。材料两面生物活性强弱不同。材料一面为正胶原面，具有良好的生物活性；另一面为 负胶原面，生物活性较弱。角膜上皮细胞可以在本材料的正胶原面粘附、增殖和分泌细胞外 基质，迅速在材料的正胶原面上皮化形成上皮层，而负胶原面则阻止组织基质层细胞粘附 和分泌新生胶原纤维形成瘢痕，从而获得具有透光性能优异的人工角膜组织。
[0021] 本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
[0022] (1)本发明制备的材料胶原含量呈梯度分布，材料两面生物活性不同，在功能上满 足角膜层状结构的需求，适合临床应用；
[0023] (2)本发明中聚乙烯醇的溶解采用去离子水作溶剂，避免了使用有机溶剂带来的 生物毒性；采用物理交联的方式，避免了使用化学交联剂带来的生物毒性；
[0024] (3)本发明采用抽真空除气泡保证了材料优异的透光性；
[0025] (4)本发明采用胶原在聚乙烯醇物理交联的过程中同步渗透，最终一体化成型，成 型工艺简单，利于大规模工业生产；
[0026] (5)本发明所制备的材料具有与天然角膜组织类似的理化性能和生物学性能，可 用于医疗领域中受损角膜组织的修复和替代；
[0027] (6)本发明的制备工艺简单，设备简易，原料价廉易得，产品性能安全、稳定，具有 良好的应用前景和科学价值。
【附图说明】
[0028] 图1为实施例2中胶原梯度分布改性聚乙烯醇角膜修复材料的截面SEM图。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。
[0030] 实施例1
[0031] (1)将聚乙烯醇（醇解度为95%，重均分子量Mw为9000)用去离子水配制成质量 分数为10%的聚乙烯醇溶液，在温度为90~98°C、压力为600mmHg条件下真空脱除气泡， 并在90~98°C条件下静置1. 5小时，然后室温冷却，当聚乙烯醇溶液温度为50°C~60°C 时，将5ml的聚乙烯醇溶液浇注到直径为1. 5cm的圆盘模具中，并铺平，将模具在-20°C条件 下进行冷冻处理16小时，得到冷冻的聚乙烯醇溶液；
[0032] (2)将模具连同冷冻的聚乙烯醇溶液从-20°C环境取出置于25°C的环境中，并迅 速在冰冻的聚乙烯醇溶液表面均匀涂抹lml的胶原溶液（质量体积浓度为4. Omg/ml的I 型胶原乙酸溶液），然后在25°C条件下解冻8小时，得到聚乙烯醇和胶原的复合体系；
[0033] (3)将步骤（2)的复合体系重复冷冻、解冻过程7次，得到聚乙烯醇物理交联、胶原 同步渗透的聚乙烯醇-胶原一体化成型的水凝胶材料；
[0034] (4)将步骤（3)