[发明专利]胶原基互穿聚合物网络组织工程角膜替代物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种胶原基互穿聚合物网络(IPN)组织工程角膜替代物的制备方法，属 于组织工程领域中的人工角膜技术。

背景技术

角膜病是目前眼致盲的主要因素，全球患者约有1000万人，我国也约有500万角膜 盲患者。目前临床治疗角膜病的最主要、成功率最高的方法是同种异体角膜移植手术，但 全球都面临的问题是供体来源极为匮乏，尤其是发展中国家，以我国为例，每年能进行的 同种异体角膜手术仅约为3000例，大量的患者因人体角膜的短缺而得不到治疗。因此， 开发出能替代同种异体角膜移植手术的方法显得尤为重要。1859年，Heusser首次将一片 玻璃移植入病人眼内，开辟了人工角膜技术的先河。一百年来，人工角膜的研制技术不断 取得突破。目前应用于临床的主要有AlphaCor、Dohlman-Doane和Stanford型人工角膜， 其主要由两部分组成：中央光学镜柱和周边支架[Mclaughlin CR，Tsai RJF，Latorre MA， Griffith M.Bioengineered corneas for transplantation and in vitro toxicity.Frontiers in Bioscience 2009，14：3326-3337]。人工角膜移植具有很多晚期并发症，如：角膜溶解、房 水渗漏、眼内炎、人工角膜后增生膜等，均制约了其临床应用，一般仅适用于常规角膜移 植失败的双眼角膜混浊性失明患者。组织工程角膜兴起较晚，但却展现了巨大的优势。目 前，国内外研究者主要致力于开发具有良好生物相容性、力学性能、光学性能以及生物可 降解性的支架材料，以促进细胞的生长和分化，从而实现角膜再生。早期的研究主要集中 于聚合物材料。聚羟基乙酸是一种组织相容性好、可降解的合成材料，其降解速度和力学 强度可在一定范围内调节，但植入体内易引起炎症反应和局部酸性物质堆积，且其体内代 谢过程不完全清楚。近年来，具有良好生物相容性和可降解性的生物材料逐渐引起了研究 者的关注，其中以胶原最为重要。胶原是组织工程常用的天然蛋白质材料，其中I型胶原 是人角膜主要成分，约占其干重的70％。胶原支架所提供的细胞生长代谢环境接近于生 理状态，有利于角膜细胞生长，且能加工成多孔海绵或能包覆细胞的水凝胶，是非常理想 的组织工程角膜支架材料。Griffith等人[Innervation of tissue-engineered corneal implants in a porcine model：A 1-year in vivo confocal microscopy study.Investigative Ophthalmology and Visual Science.2007，48：3537-3544]用交联剂碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS) 交联猪I型胶原，得到了透明性很好、具有一定强度的水凝胶，做成角膜状后植入猪眼内， 可明显观察到角膜细胞和神经的生长。但对于圆锥形角膜、酸碱烧伤角膜、糖尿病性角膜 等金属基质蛋白酶或胶原酶分泌过高的情况，单纯EDC和NHS交联的胶原角膜替代物降解 会更快，无法完成最终的修复目的。在此工作的基础上，Liu等[Liu W，Deng C，McLaughlin CR，et al.Collagen-phosphorylcholine interpenetrating network hydrogels as corneal substitutes. Biomaterials.2009，30(8)：1551-1559]将EDC和NHS交联的胶原与聚乙二醇二丙烯酸酯 (PEG-DA)交联的2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱(MPC)形成互穿聚合物网络(IPN)凝胶， MPC网络的引入明显提高了IPN凝胶在胶原酶中的稳定性。一年以上的小型猪角膜移植同 样显示满意的修复效果。但是所用的MPC极易吸潮，且容易水解，而且由于MPC网络所用 的交联剂PEG-DA在体内不易被分解，导致此IPN凝胶角膜替代物在植入眼内后降解性很 差甚至不能被降解，从而影响了角膜的修复和再生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种胶原基互穿聚合物网络组织工程角膜替代物及其制备方 法，可以克服现有技术的缺陷。本发明是具有良好生物相容性、力学性能、光学性能、热 性能以及可控生物降解性的角膜替代物，其制备方法简单，产品易于长期保存和长途运输。