[发明专利]具有生物活性的胶原基复合角膜替代物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有生物活性的复合角膜替代物及其制备方法，属于组织工程领域中的 角膜移植材料技术。

背景技术

角膜病是一种发病率高、治疗困难的致盲性眼病。目前，角膜病的治疗方法主要以角膜 移植为主，但是角膜供体来源的匮乏及术后的高排斥率限制了角膜移植的临床应用。所以， 研究者们就开始尝试用角膜替代物来帮助角膜患者恢复视力。从1859年，Heusser首次实施 对人的人工角膜植入术至今，人工角膜的发展已经有一百多年的历史，聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、硅橡胶、聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)以及氟碳多聚体均被成功地用做角膜替代 物的材料。早期的人工角膜材料均为合成材料，其生物相容性差，不利于细胞粘附和增殖。 因此，这些合成材料不能完全地替代角膜组织。

近年来，许多研究者开始在体外重建组织工程人工角膜。组织工程角膜是利用生物材料 作为活细胞培养的支架，构建组织以替代供体角膜。通过组织工程重建组织的必需要素是支 架材料和种子细胞。目前制约组织工程化角膜替代物发展的瓶颈是载体的构建，理想的组织 工程支架材料应具备以下性能：①良好的生物相容性，具有适合细胞生长和黏附的微环境； ②可制备成三维立体结构，具有多孔性和高孔隙率，有利于细胞的贴附和长入；③生物可降 解性，材料在组织形成过程中逐渐降解，而不影响新生组织的结构和功能；④便于加工成所 需的形状，并有一定的机械强度。

从查阅文献来看，胶原基角膜替代物在上述性能中显示出其优势。I型胶原占角膜干重 的75％，是天然细胞外基质(ECM)的成分，具有特异分子识别信号，可调控细胞行为，介 导种子细胞的黏附和增长。1999年加拿大Griffith等以0.02～0.04％戊二醛交联I型胶原和硫 酸软骨素复合材料，进行角膜细胞的三维培养，得到形态、透明性与正常人角膜相似的替代 物。最近几年，Griffith研究组[Liu Y，Gan L，Carlsson DJ.，Watsky M A.，Munger R，Hodge WG.， Priest D，Griffith M.A Simple，Cross-linked Collagen Tissue Substitute for Corneal Implantation. Investigative Ophthalmology & Visual Science.2006，47(5)：1869-75.]又成功制备了EDC和NHS交 联的胶原基角膜替代物。目前已成功用于兔、猪的深板层移植，术后一年显示上皮细胞的重 建，且观察到角膜神经的再生。但是，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。在后续工作中，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(PEGDA) 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聚合物网 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。研究表明，甜菜碱型两性电解质除 了上述的磷酸型之外，还有羧酸型和磺酸型两种，我们研究组使用的3-(甲基丙烯酰胺)丙基 -二甲基(3-磺丙)胺(MPDSAH)属于磺酸型两性电解质，其生物相容性良好，它与MPC都具有 抑制非特异性蛋白吸附的性能，但MPDSAH结构和性质较MPC稳定，因此我们将构建胶原和 MPDSAH互穿聚合物网络角膜替代物，以改进MPC易吸潮水解的不足，同时包覆一定浓度的生 长因子，构建具有生物活性的复合角膜替代物，以促进角膜的愈合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有生物活性的复合角膜替代物及其制备方法，该角膜替代 物与人眼组织具有良好的生物相容性，性能良好，在胶原酶中降解缓慢，可以促进角膜上皮 细胞和基质胶原生成，且可以长期保存和运输，制备方法简单。