一种具有形状记忆功能的眼用植入材料及制备方法

摘要

一种具有形状记忆功能的眼用植入材料及制备方法，属于生物医用材料领域。基本材料是可热聚合的丙烯酸酯类单体，其所占的摩尔比例为10.0％-98.0％交联剂为具有不同分子量的聚乙二醇二丙烯酸酯或者聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，其所占的摩尔比例为2.0％-90.0％，热引发剂的含量为总质量的0.2％-1.0％。将可热聚合单体、热引发剂、交联剂在氮气保护下均匀混合后注入模具在70℃-90℃环境内进行热聚合反应，反应时间为24-48小时，索氏提取去除未反应单体和寡聚物后获得具有形状记忆功能的眼用植入材料。其优点在于：制备的材料具有形状记忆性能，并且材料的记忆性能转变温度可调节至体温，材料形变量大、在可见光区透光率较高。

权利要求

1.一种具有形状记忆功能的眼用植入材料及制备方法，其特征在于：通过将具有如下结构而分子量不同的交联剂与两种或两种以上的丙烯酸酯单体材料共聚形成共聚物，聚合产物提纯除去未反应单体和低聚物即制得具有形状记忆功能的眼用植入材料；其中交联剂的结构通式为：其中，X为H或CH3；n为2-20；

丙烯酸酯单体的结构通式为：

其中，X为H或CH3；m为2-17；Y为无或O；Z为苯环或甲基。

2.如权利要求1所述的一种具有形状记忆功能的眼用植入材料及制备方法，其特征在于丙烯酸酯单体的结构选自：丙烯酸-2-苯氧基乙酯、甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯、丙烯酸苯乙酯、甲基丙烯酸苯乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十二酯、丙烯酸十八酯和甲基丙烯酸十八酯中的两种或两种以上。

3.如权利要求1所述的一种具有形状记忆功能的眼用植入材料及制备方法，其特征在于：交联剂的摩尔百分比为丙烯酸酯单体和交联剂总摩尔质量的2.0％-90.0％，丙烯酸酯单体的摩尔百分比为丙烯酸酯单体和交联剂总摩尔质量的10.0％-98.0％，偶氮二异丁腈为热引发剂，占丙烯酸酯单体和交联剂总质量的0.2％-1.0％。

4.如权利要求1所述的一种具有形状记忆功能的眼用植入材料及制备方法，其特征在于具有形状记忆功能的眼用植入材料的聚合采用本体热聚合方法，反应温度为

70℃-90℃，反应时间为24-48小时。

5.如权利要求1所述的一种具有形状记忆功能的眼用植入材料及制备方法，其特征在于聚合产物提纯，采用索氏提取的方式，所用溶剂为异丙醇，提取时间为24小时。

说明书

一种具有形状记忆功能的眼用植入材料及制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于生物医用材料领域，涉及一种眼用植入材料及其制备方法，特别涉及选择不同分子量的交联剂进行热聚合，制备具有形状记忆功能的眼用植入材料。

背景技术

[0002] 眼球的组织结构非常精细，眼用植入物的主要功能即置换眼球屈光介质、恢复视觉功能。因此，对眼用植入物的主要要求即具有良好的透明性且能够通过尽可能小的切口植入眼内，减少对眼球的损伤。目前常见的眼用植入物主要有人工角膜、人工晶状体、人工玻璃体等。植入物材料主要有丙烯酸酯类、硅水凝胶类等。其中丙烯酸酯类由于其具有较好的生物相容性和光学透明性，因此应用最为广泛。

[0003] 热致形状记忆性材料是指在较高的温度下能够发生形变，当温度降低到较低温度时形变固定且可以长期存放，当再次升温至某一特定响应温度时，材料能快速回复初始形状的聚合物。由于形变采用温度控制，使用简便，因此对其研究与开发也最为活跃，用于生物材料领域研究的主要也即此类热致形状记忆高分子材料。但是目前使用的材料多为折叠式材料，即通过将材料对折后植入眼内，受到材料和植入方式的限制，在尽可能减小手术切口的前提下，这类材料往往不能完全填充整个植入腔(如晶状体囊袋、玻璃体腔)，这就为术后出现并发症(如后发性白内障、视网膜脱离)留下隐患。

[0004] 具有形状记忆功能的眼用材料即由具有热致形状记忆功能的高分子材料制备而成的。通过选择形变量大且转变温度为体温的形状记忆性高分子，使其塑形后的形状细且薄，能通过小切口注入眼内，在体温的加热下其形状恢复展开，获得具有较大光学表面的植入物。在眼科领域，这种植入材料可用作人工角膜、人工晶状体、人工玻璃体等。利用其体温调节形变的特点，可在植入后获得较大的光学表面并充满整个植入腔，从而实现最大化的模拟正常人眼结构，有效减少各种术后并发症的发生。此外，这一设计可以在加工过程中对材料进行塑形和固定，简化了手术中对材料的折叠等操作，只需普通眼科器械便可植入，有效地降低了对手术器械和手术技巧的要求。

[0005] 具有形状记忆功能的眼用植入材料制备的关键环节在于将材料的形变转变温度调控至体温，同时保证材料具有较高的透明性，此外还要使材料具有较强的柔韧性从而增大形变量。因此不同聚合单体和交联剂的选择和混配比例显得尤为重要。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种具有形状记忆功能的眼用植入材料及制备方法，这种材料可用作人工角膜、人工晶状体、人工玻璃体，并且能够克服现有的眼科植入材料存在的植入切口大、材料不能填充整个植入腔、术后并发症多等缺点。

[0007] 一种具有形状记忆功能的眼用植入材料及制备方法，其特征在于：通过将具有如下结构而分子量不同的交联剂与两种或两种以上的丙烯酸酯单体材料共聚形成共聚物，聚合产物提纯除去未反应单体和低聚物即制得具有形状记忆功能的眼用植入材料；其中交联剂的结构通式为：

[0008]

[0009] 其中，X为H或CH3；n为2-20；

[0010] 丙烯酸酯单体的结构通式为：

[0011]

[0012] 其中，X为H或CH3；m为2-17；Y为无或O；Z为苯环或甲基。

[0013] 本发明方法采用具有不同分子量的聚乙二醇二丙烯酸酯或者聚乙二醇二甲基丙烯酸酯作为交联剂，各种具有不同结构的丙烯酸酯单体作为可热聚合单体。将材料在氮气保护的情况下按一定比例混合均匀后注入模具，在70℃-90℃环境内进行热聚合反应，反应时间为24-48小时。其中偶氮二异丁腈作为热引发剂。共聚形成的聚合产物通过异丙醇索氏提取的方法除去未反应的单体和寡聚物。

[0014] 本发明通过采用具有不同分子量的交联剂来调节高分子材料的热-力学性能和形状记忆性能。

[0015] 本发明的关键是要确定选用的可热聚合单体以及交联剂的类型并控制可热聚合单体和交联剂的配比。

[0016] 本发明采用热聚合的方法制备具有形状记忆功能的眼用植入材料。基本材料是可热聚合的丙烯酸酯类单体以及具有各种不同分子量的交联剂，交联剂的含量占总摩尔质量的2.0％-90.0％。加入的热引发剂的含量占可热聚合单体和交联剂总质量的质量百分比为0.2％-1.0％。

[0017] 本发明所述的单体是可热聚合单体的混合物。其中具有苯环结构的丙烯酸酯类单体可以为丙烯酸-2-苯氧基乙酯、甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯、丙烯酸苯乙酯、甲基丙烯酸苯乙酯，丙烯酸烷基酯可以包括丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十二酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯等。其他种类的可热聚合丙烯酸酯类单体可以与这些单体共混使用。

[0018] 本发明所述的交联剂是具有不同分子量的聚乙二醇二丙烯酸酯或者聚乙二醇二甲基丙烯酸酯。

[0019] 本发明利用了丙烯酸酯类单体化学交联形成形状记忆性高分子材料的特点，通过选择不同分子量的交联剂，调节交联剂的配比，使形状记忆性材料的记忆性能转变温度为体温，并且材料形变量大、可见光区光谱透过率，从而达到制备新型具有形状记忆功能的眼用植入材料的目的。

[0020] 优点或积极效果

[0021] 通过采用可热聚合的丙烯酸酯类单体，在各种不同分子量的交联剂作用下，可以制备具有形状记忆性能的眼用植入材料，并且材料的记忆性能转变温度可调节至体温，材料形变量大、在可见光区透光率较高。

附图说明

[0022] 图1为实施例中使用的可热聚合丙烯酸酯单体、交联剂和引发剂的化学结构式。

[0023] 图2为实施例1制备的具有形状记忆功能的眼用植入材料的光谱透过率曲线。

[0024] 图3为实施例1制备的具有形状记忆功能的眼用植入材料的形变恢复照片。

[0025] 图4为实施例2制备的具有形状记忆功能的眼用植入材料的光谱透过率曲线。

[0026] 图5为实施例3制备的具有形状记忆功能的眼用植入材料的光谱透过率曲线。

具体实施方式

[0027] 实例1

[0028] 选用单体为(a)：丙烯酸-2-苯氧基乙酯(Sigma-Aldrich公司)，(b)：甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯(Sigma-Aldrich公司)。选用的单体摩尔比例为a/b＝4/1，二者的所占的摩尔含量为90.0％，交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯400(Sigma-Aldrich公司)，摩尔含量为10.0％，加入的热引发剂(偶氮二异丁腈，上海第四化学试剂公司)的含量为总质量的0.5％。将单体、交联剂和引发剂在氮气保护下混合均匀后注入模具，在烘箱内80℃加热聚合24小时，索氏提取去除未反应单体和寡聚物，制成形状记忆性丙烯酸酯材料。该材料的折光指数为1.51，可见光区透过率如图2所示，玻璃化转变温度为29.5℃，弹性模量为4.07MPa，37℃时形变恢复时间为35.0s，形变恢复率为98％，形变照片如图3所示。

[0029] 实例2

[0030] 选用单体为(a)：丙烯酸-2-苯氧基乙酯(Sigma-Aldrich公司)，(b)：甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯(Sigma-Aldrich公司)。选用的单体摩尔比例为a/b＝4/1，二者的所占的摩尔含量为95.0％，交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯1000(Sigma-Aldrich公司)，摩尔含量为5.0％，加入的热引发剂(偶氮二异丁腈，上海第四化学试剂公司)的含量为总质量的0.5％。将单体、交联剂和引发剂在氮气保护下混合均匀后注入模具，在烘箱内75℃加热聚合36小时，索氏提取去除未反应单体和寡聚物，制成形状记忆性丙烯酸酯材料。该材料的折光指数为1.52，可见光区透过率如图4所示，玻璃化转变温度为19.4℃，弹性模量为1.37MPa，37℃时形变恢复时间为11.3s，形变恢复率为99％。

[0031] 实例3

[0032] 选用单体为(a)：丙烯酸-2-苯氧基乙酯(Sigma-Aldrich公司)，(b)：丙烯酸十二酯(天津天骄化工有限公司)。选用的单体摩尔比例为a/b＝5/1，二者的所占的摩尔含量为90.0％，交联剂为聚乙二醇二甲基丙烯酸酯600(Sigma-Aldrich公司)，摩尔含量为10.0％，加入的热引发剂(偶氮二异丁腈，上海第四化学试剂公司)的含量为单体总质量的
0.5％。将单体、交联剂和引发剂在氮气保护下混合均匀后注入模具，在烘箱内75℃加热聚合24小时，索氏提取去除未反应单体和寡聚物，制成形状记忆性丙烯酸酯材料。该材料的折光指数为1.51，可见光区透过率如图5所示，玻璃化转变温度为21.2℃，室温下弹性模量为1.94MPa，37℃时形变恢复时间为18.2s，形变恢复率为99％。