紫外光辐照前后表面不同修饰的人工晶状体及其制造方法

摘要

本发明涉及紫外光辐照前后表面不同修饰的人工晶状体及其制造方法。目的是提供的人工晶状体应具有前表面磷脂修饰低粘附特性，后表面带有活性基团高粘附特性的特点；提供的方法应具有制造方便和成本少的特点。技术方案是：紫外光辐照前后表面不同修饰的人工晶状体，包含晶状体光学部；其特征是：在晶状体光学部的前表面带有磷脂单体分子层，后表面带有活性基团层。其制造方法，步骤是：先制成人工晶状体，接着使人工晶状体表面带有一定数量的自由基；再将磷脂溶液均匀涂布在人工晶状体前表面，放入紫外光发生器内均匀辐照人工晶状体的前后表面；辐照完毕从紫外光发生器中取出，并在三蒸水中浸泡洗涤48-96h；最后进行真空干燥、密封包装。

权利要求

1.经过紫外光辐照的前后表面不同修饰的人工晶状体，包含有疏水软性透明高分子材料的晶状体光学部；其特征是：在晶状体光学部的前表面(1-1)带有磷脂单体的分子层，后表面(1-2)带有能提高细胞粘附性的活性基团层；

所述疏水软性透明高分子材料为硅凝胶或丙烯酸酯；

所述活性基团层中的活性基团为羟基或羧基；

所述经过紫外光辐照的前后表面不同修饰是指：先用疏水软性透明高分子材料制成人工晶状体，接着采用等离子体处理或二苯甲酮引发的方法使人工晶状体表面带有一定数量的自由基；再将磷脂溶液均匀涂布在人工晶状体前表面(1-1)，放入紫外光发生器内均匀辐照人工晶状体的前后表面，辐照的时间是1～20min；辐照完毕从紫外光发生器中取出，并在三蒸水中浸泡洗涤48-96h。

2.根据权利要求1所述的经过紫外光辐照的前后表面不同修饰的人工晶状体，其特征是：所述磷脂单体分子层厚度为100-1000nm。

3.紫外光辐照前后表面不同修饰的人工晶状体的制造方法，其步骤是：先用疏水软性透明高分子材料制成人工晶状体，接着采用等离子体处理或二苯甲酮引发的方法使人工晶状体表面带有一定数量的自由基；再将磷脂溶液均匀涂布在人工晶状体前表面(1-1)，放入紫外光发生器内均匀辐照人工晶状体的前后表面，辐照的时间是1～20min；辐照完毕从紫外光发生器中取出，并在三蒸水中浸泡洗涤48-96h；最后进行真空干燥和密封包装；

所述疏水软性透明高分子材料为硅凝胶或丙烯酸酯。

4.根据权利要求3所述的紫外光辐照前后表面不同修饰的人工晶状体的制造方法，其特征是：所述磷脂溶液中磷脂的质量比例为20％-40％。

5.根据权利要求4所述的紫外光辐照前后表面不同修饰的人工晶状体的制造方法，其特征是：所述紫外光发生器的功率为300-1000W。

说明书

紫外光辐照前后表面不同修饰的人工晶状体及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于小切口超声乳化白内障摘除术中替换眼内晶状体的软性可折叠的人工晶状体，以及对该人工晶状体进行紫外光辐照表面修饰的方法，以制造一种生物相容性好，前、后表面分别可降低术后相关并发症的软性人工晶状体。

背景技术

[0002] 近代发展的白内障超声乳化手术，因其术后散光及组织损伤小、视力恢复快等优点，逐渐取代囊外白内障摘除技术成为白内障手术主流术式；可折叠植入眼内的软性人工晶状体，因为它在超声乳化后不必再扩大切口，可以直接从直径为3mm的切口中植入，故成为目前白内障手术人工晶状体植入的发展趋势。疏水材料如丙烯酸酯、硅凝胶用于制造软性人工晶状体本体性质优良，具有柔韧性好，可高压消毒，无生物降解等优点。但是，现有软性人工晶状体植入眼内后便作为外来异物刺激其相邻组织，引发一系列术后并发症。其前表面与前房水、虹膜和前囊膜下的晶状体上皮细胞密切接触，引起炎症反应，导致前房闪辉，虹膜后粘连等前表面相关并发症；而后表面与原本没有晶状体上皮细胞生长的后囊膜接触，刺激后囊膜上残存的上皮细胞由光学周边区向光学中央区增殖、移行、转分化，产生后囊膜混浊暨后发性白内障（后发障），称为后表面相关并发症。调控高分子材料表面的粘附特性是生物材料领域的热点研究，表面粘附性大的人工晶状体，其前表面容易通过静电吸引粘附炎症细胞、成纤维细胞，引发炎症反应，如前房闪辉，虹膜后粘连。然而，根据“三明治理论”，表面粘附性大的人工晶状体后表面与晶状体后囊膜较为紧密的贴附能减少以后发障为代表的后表面并发症。相反，表面粘附性低的人工晶状体前表面炎症反应较轻，但后发障为代表的后表面并发症发生率较高。一般说来，表面亲水材料的粘附特性低于表面疏水的材料。基于人工晶状体植入后的特殊病理生理特点和制造人工晶状体的高分子材料的结构特点，有针对性地采用物理或化学手段对其进行表面修饰改性，制造前表面低粘附后表面高粘附的人工晶状体可改善材料表面的物理化学性质，提高生物相容性，减轻术后并发症。

[0003] 目前已建立的聚合物材料表面功能化的方法包括臭氧处理、伽马射线辐射、等离子体处理、紫外光引发功能单体的表面接枝聚合等。其中紫外光辐照能在材料表面夺氢形成自由基，作为活性中心引发其它分子的接枝，紫外光引发接枝聚合是一种常用表面改性方法。除用于引发接枝聚合外，在氧气存在的环境下对材料进行紫外光辐照，可在材料表面引入含氧活性基团，已经广泛用于提高多种高分子材料的表面粘附性。

[0004] 与其他表面改性方法相比，紫外光辐照具有设备成本低、反应速度快、条件温和，易连续化操作、易放大等优点，被应用于各种聚合物表面的改性。此外，紫外光能量低，不会被高分子材料吸收，不至于影响本体材料的性质；随着光照和光灭，自由基可随时产生或淬灭，从而可通过控制辐照时间调控表面接枝密度，是一种理想的人工晶状体表面改性方法。

[0005] 中国专利03129204.6公开的“一种前表面亲水化处理的疏水性人工晶状体及其制造方法”，通过对疏水的硅凝胶晶状体光学部的前表面改性处理，使亲水的聚乙二醇接枝于晶状体光学部的前表面，以兼并现有亲水和疏水两类人工晶状体的优点并去除它们的弊端、大大减弱术后的并发症；但该人工晶体采用等离子体进行接枝，稳定性差，制造过程中需要对后表面进行遮蔽，操作较为复杂，不利于大规模生产。并且此人工晶状体的单侧改性生产处理工艺并未对后表面的粘附特性加以改善。

[0006] 中国专利200510050022.X公开的表面磷脂修饰的软性人工晶状体及其制造方法，以亲水的磷脂分子修饰疏水的疏水软性透明的晶状体光学部，提高了该人工晶状体的生物相容性。然而，在向人工晶状体前表面引入亲水基团的同时，后表面也变得亲水，会加重后表面相关并发症暨后发障。

[0007] 中国专利200580038324.3公开的经表面处理的人工晶状体的制造方法和能够抑制后发性白内障的人工晶状体，通过在有氧环境中紫外光辐照人工晶体，在人工晶体表面引入活性基团，抑制后发障。然而，该方法并不能减轻前表面相关并发症。

发明内容

[0008] 本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，利用紫外光辐照，同时对人工晶状体的前后表面进行不同效果的修饰，提供一种前表面磷脂修饰低粘附特性，后表面带有活性基团高粘附特性的软性人工晶状体，以减轻该人工晶状体在白内障术后与人工晶状体前、后表面相关的病症。

[0009] 本发明的另一目的是提供对人工晶状体前后表面进行双侧不同性质修饰的方法，该方法应具有科学合理、切实可行、制造方便、成本少、价格低廉的特点。

[0010] 本发明提供的技术方案是：

[0011] 紫外光辐照前后表面不同修饰的人工晶状体，包含有疏水软性透明高分子材料的晶状体光学部；其特征是：在晶状体光学部的前表面带有能降低细胞粘附的磷脂单体分子层，后表面带有能提高细胞粘附性的活性基团层。

[0012] 所述磷脂分子层厚度为100-1000nm。

[0013] 所述活性基团层中的活性基团为羟基或羧基。

[0014] 所述疏水软性透明高分子材料是丙烯酸酯。

[0015] 紫外光辐照前后表面不同修饰的人工晶状体的制造方法，其步骤是：先用疏水软性透明高分子材料制成人工晶状体，接着用等离子体处理或二苯甲酮引发的方法使人工晶状体表面带有一定数量的自由基；再将磷脂溶液均匀涂布在人工晶状体前表面，放入紫外光发生器内均匀辐照人工晶状体的前后表面，辐照的时间是1～20min；辐照完毕从紫外光发生器中取出，并在三蒸水中浸泡洗涤48-96h；最后进行真空干燥、密封包装。

[0016] 所述磷脂溶液中磷脂的质量比例为20%-40%。

[0017] 所述紫外光发生器的功率为300-1000W。

[0018] 本发明的有益效果是：1）在疏水软性人工晶状体（丙烯酸酯）的前表面上修饰的磷脂，其本身就是细胞膜的组成成分，具有很好的生物相容性、对人体组织细胞无任何刺激；因磷脂的亲水性好、能抑制蛋白吸附、抗血栓形成、抗细菌污染、能抑制细胞粘附，故磷脂修饰的软性人工晶状体表面能减轻白内障术后与人工晶状体前表面相关的并发症；2）人工晶状体的后表面在含氧环境中接受紫外光辐照后可因活性氧的作用产生羟基、羧基等活性基团，使细胞黏附性得到提高，，有抑制后发障的作用，同时保留其疏水特性；3）本发明的制造方法科学可行，在紫外光辐照下引入亲水基团时，不会带入任何有害杂质，因此可确保本发明人工晶状体在医用移植中的安全可靠性；4）本发明方法采用的紫外光辐照聚合较现有通过化学工艺进行表面改性的方法简便易行，设备成本低，能实现连续批量生产，从而降低制造成本使价格低廉，降低白内障患者的治疗费用。

[0019] 以下将通过实施例并对照附图，对本发明作进一步的叙述。

附图说明

[0020] 图1是人工晶状体的主视放大结构示意图。

[0021] 图2是人工晶状体的左视放大结构示意图

[0022] 图3是紫外光辐照箱的结构示意图。

[0023] 图4是修饰前后的人工晶状体前后表面红外光谱的对比示意图。

[0024] 图5是人工晶状体处理前后的接触角变化对比电镜图。

[0025] 图6是人工晶状体处理前后的接触角变化对比示意图。

具体实施方式

[0026] 实施例1

[0027] 在制造双表面修饰的软性人工晶状体之前，先对人工晶状体的制造材料和其表面的改性材料进行选择，其中要求疏水材料的本体性质能符合人工晶状体的使用要求，即柔韧性好、可高压消毒、无生物降解，以使人工晶状体质软、弹性大、可弯曲压缩，以使它能以小切口植入眼内，且术后散光小、恢复快；此外还要求其比重较小、不易压伤虹膜、能减少人工晶状体悬韧带拉断和随之发生的脱位及与葡萄膜组织接触产生的潜在并发症，且其安全可靠性应在临床使用中得到认可。根据这些要求，本实施例采用疏水软性材料，如硅凝胶、疏水的丙烯酸酯等，并以疏水性丙烯酸酯为实例在实验室中试制成人工晶状体。由于疏水材料的生物相容性较亲水材料差，因此还须对已制成的疏水软性丙烯酸酯人工晶状体的前表面进行改性。该前表面改性的材料选用磷脂，因为磷脂单体（即MPC）是细胞膜的组成成分，目前已被国内外公认的生物相容性最佳的材料，实验也证明它具有高亲水性，能抑制蛋白吸附、抗血栓形成，以及能抗细菌污染、抑制细胞黏附（该特性可解释为亲水的MPC分子表面吸附了大量自由水分子而使接触表面的蛋白不发生构象变化，从而介导细胞黏附的蛋白不能暴露出与细胞的结合位点，细胞和细菌等因此得不到结合和激活）。

[0028] 现有常用的聚合物材料表面功能化的方法包括臭氧处理、伽马射线辐射、等离子体处理、紫外光引发功能单体的表面接枝聚合等。其中紫外光辐照引发接枝聚合是聚合物材料表面改性的常用方法；其原理是在紫外光辐照下，聚合物表面直接产生自由基或通过加入引发剂辅助材料表面产生自由基，进而引起单体在表面的接枝聚合。此外，实验证明，在氧气存在的环境下对人工晶状体进行紫外光辐照，可在人工晶状体表面引入羟基、羧基等活性基团，能有效增加人工晶状体表面细胞粘附，减轻后发障。

[0029] 本实例要实现的是前后表面不同修饰的人工晶状体，利用紫外光辐照，同时完成前表面的磷脂分子接枝聚合和后表面的活性基团引入。

[0030] 本实施例所述紫外光辐照双表面修饰的疏水软性人工晶状体（如图1所示），它含有疏水材料的晶状体光学部1和袢2，并在晶状体光学部1的前表面1-1带有磷脂单体的分子层（分子层厚度一般为100-1000nm）。本实施例人工晶状体的制造方法是：先以疏水软性透明高分子材料即丙烯酸酯制成人工晶状体，并将该人工晶状体放入等离子体发生器中，以等离子体辉光放电处理30s－150s；然后从等离子体发生器内取出该人工晶状体,在干燥清洁的空气中放置5min,使晶状体表面形成含氧活性基团；将磷脂的水溶液均匀涂布在人工晶状体前表面，放入紫外光发生器内均匀辐照前后表面，辐照时间是1～20min（常温常压环境下），以使亲水的磷脂单体能以化学键接枝于疏水软性人工晶状体的表面，同时后表面1-2生成羟基羧基等活性基团形成的活性基团层（厚度一般为10nm以下）；辐照完毕后将它从紫外光发生器中取出，并在三蒸水（三蒸水是指连续蒸馏三次的水）中浸泡72h以除去该人工晶状体表面未聚合的磷脂单体；最后进行真空干燥，干燥后密封包装。人工晶状体在紫外光发生器中的情况可从图3中看到，紫外光光源呈长管形，分别装置于发生器的上下两面，透明的人工晶状体放置于发生器内的支架板上（紫外光可全部或部分透过支架板）并位于上下光源之间，前表面朝上；接通电源后，人工晶状体前后表面受到均匀的紫外光辐照，可通过分别调节上下光源的光强或调节人工晶体与上下光源之间的距离取得理想的辐照效果。紫外光发生器的功率根据需要选择。

[0031] 本实施例还通过实验对上述方法制得的前后表面不同修饰的人工晶状体作以下的测定：

[0032] 1）通过红外光谱分析对前后表面不同修饰的人工晶状体前表面与现有未经处理的软性人工晶状体前表面进行比较；在图4的红外光谱图中1、2两条曲线分别表示本实施的软性人工晶状体磷脂修饰的前表面、现有未经处理的软性人工晶状体前表面；从图中看-1 -1到：已接枝磷脂单体的人工晶状体前表面在1000-1100cm 和950-1000cm 处反射率降低，这两处分别代表了N1s和P2p的吸收改变；

[0033] 结合磷脂单体的结构式：

[0034]

[0035] 可以证实这两处小的吸收峰来自磷脂单体中的N、P元素。此外，光电子能谱（XPS）定量检测显示，MPC接枝后，IOL表面氮和磷的摩尔分数分别从0.27%和0.02%上升至0.70%和0.50%。因此，本实施例的人工晶状体表面元素N、P含量变化，可以证实磷脂单体（MPC）已接枝在硅凝胶人工晶状体的前表面上。

[0036] 2）通过接触角对本实施例表前后表面不同修饰的软性人工晶状体前后表面的亲水性进行对比（图5、图6所示）。前表面（face）水接触角变化证实了IOL表面由疏水变为亲水，改性效果显著（处理时间越长，效果越明显）。后表面(back)水接触角无变化，保留了疏水特性。

[0037] 总之，本实施例通过紫外光辐照实现了对软性人工晶体的前后表面进行不同处理，且在表面红外光谱分析中证实了丙烯酸酯人工晶体前表面存在磷脂单体；又通过接触角检测表明接枝后的人工晶状体前表面接触角由79°降至40°，前表面亲水性大大提高，后表面保持高度疏水不变。

[0038] 实施例2

[0039] 本实施例的紫外光辐照双表面修饰的软性人工晶状体的制造方法，与实施例1采用不同的自由基引发方法：将二苯甲酮（BP）的乙醇溶液喷涂于人工晶状体前表面上，待溶剂挥发后，将磷脂单体的水溶液涂在人工晶状体前表面，将人工晶状体放入实施例1中的紫外光发生器接受紫外光辐照1-20min,以使磷脂单体接枝于疏水的软性丙烯酸酯人工晶状体的表面上；辐照后再放入三蒸水中浸泡72h，以除去未聚合的磷脂单体，最后再进行真空干燥，并在干燥后即行密封包装。二苯甲酮（BP）的乙醇溶液中：二苯甲酮的体积分数为10%。

[0040] 经过测定，本实施例的修饰效果与实施例1相同；故测定数据不再细述。