專利名稱：一種鞏膜外加壓生物復合材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬醫(yī)用生物材料，涉及一種醫(yī)用生物復合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
孔源性視網(wǎng)膜脫離是由于視網(wǎng)膜受到牽引或本身血供不足致組織萎縮，導致眼球 最主要的成分-視網(wǎng)膜出現(xiàn)裂孔，眼內(nèi)液體進入視網(wǎng)膜神經(jīng)層與色素上皮之間，引起視網(wǎng) 膜失去感光功能的一種嚴重眼部疾病。久不復位的視網(wǎng)脫離，可發(fā)生視功能喪失，還可并發(fā) 虹膜睫狀體炎、瞳孔閉鎖、并發(fā)性白內(nèi)障、繼發(fā)性青光眼，甚至眼球萎縮?？自葱砸暰W(wǎng)膜脫離 是近視人群的主要致盲疾病之一，據(jù)不完全統(tǒng)計每年發(fā)病概率為17/10萬，全國每年將近 有20萬人被孔源性視網(wǎng)膜脫離癥所困擾。故對于孔源性視網(wǎng)膜脫離的治療的研究無論對 個人，家庭及社會均有重大的意義。及時的手術(shù)治療，孔源性視網(wǎng)膜脫離約有90%的病例，能在一次手術(shù)后成功地復 位。目前，國內(nèi)外常規(guī)治療孔源性視網(wǎng)膜脫離的手術(shù)方法是鞏膜外加壓手術(shù)，該手術(shù)方法采 用外加壓材料頂壓鞏膜使視網(wǎng)膜裂孔與脈絡膜貼合，同時通過對視網(wǎng)膜裂孔周圍的視網(wǎng)膜 進行冷凍或激光，使視網(wǎng)膜裂孔產(chǎn)生炎癥反應達到永久的粘連。目前普遍采用的是“生物惰 性”的硅橡膠加壓材料，主要包括環(huán)扎帶，環(huán)扎輪，具有強度大，彈性優(yōu)，手術(shù)中頂壓效果確 實，但缺點也很明顯，例如材料脫出，引起感染，鞏膜壞死，眼肌活動受限引起斜視等，其中 所含的痕量鉛，鎘和鉻對人體有危害。基于這樣的特點，研制具有一定機械強度，同時又可 避免外加壓材料脫出，感染，鞏膜壞死，影響視功能等并發(fā)癥的發(fā)生，是視網(wǎng)膜脫離術(shù)發(fā)展 的方向。已有文獻報道的天然生物材料包括闊筋膜，硬腦膜，鞏膜，皮膚等，生物材料因 為來源有限，物理性能不佳，不易手術(shù)操作，易感染等缺點，同時非自體生物材料的免疫排 斥性依然無法消除，目前已基本被淘汰。人工合成材料有聚乙醇酸(PGA)，PG910，聚二酮 (PDS)及聚乳酸等，但是都存在著一些不足，如PGA及PG910維持有效鞏膜嵴的時間短，達 不到手術(shù)后視網(wǎng)膜裂孔粘合所需的時間，聚乳酸的組織相容性好，維持鞏膜嵴的時間可達4 月，但其物理性能如彈性較差，頂壓效果不明顯，容易產(chǎn)生尖銳的角邊，傷及眼組織。透明質(zhì)酸(Hyaluronic Acid,HA)是一種獨特的線性大分子粘多糖，由葡萄糖醛酸 和N-乙酰氨基葡萄糖的雙糖單位反復交替連接而成。HA廣泛分布于動物和人體結(jié)締組織 細胞外基質(zhì)中，與其它天然粘多糖不同，它不與蛋白質(zhì)共價結(jié)合，不存在引發(fā)抗原反應的基 團，而且在人類、動物和細菌之間的透明質(zhì)酸沒有化學結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，因此它是一種非生物 種屬的化合物。HA具有獨特的流變特性和親和性，不會引起生物排斥，無明顯的毒副作用。 HA以其高度的粘彈性、可塑性、滲透性和良好的生物相容性，已廣泛應用于臨床醫(yī)學。在日 本，美國FDA都已經(jīng)批準交聯(lián)透明質(zhì)酸凝膠作為醫(yī)用材料，其安全性得到了長期充分的肯 定。但是目前現(xiàn)有的各種交聯(lián)透明質(zhì)酸，質(zhì)地柔軟，彈性模量小，機械強度較低，不能 承受較大的機械力，強度類似果凍，僅能夠作為皮下填充材料使用，尚無用于眼科手術(shù)支撐材料的報道。因此要開發(fā)以透明質(zhì)酸為基礎的鞏膜外加壓材料，需要解決的主要問題是加強其機械力學性質(zhì)，尤其是材料表面需要經(jīng)受手術(shù)縫線較強的剪切應力，具有更高的硬度 和抗沖擊能力。如果按照普通的方法提高交聯(lián)劑和底物濃度來提高產(chǎn)物強度，其透明質(zhì)酸 底物的超高粘稠性使得交聯(lián)反應無法均勻，造成材料硬度不均，容易從較為薄弱處開裂，而 且交聯(lián)劑殘留濃度高使得材料生物相容性較差，無法達到要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鞏膜外加壓生物復合材料，含藥用級透明質(zhì)酸以葡萄糖 醛酸含量計5%-40%，PH (0. 水溶液)6. 0-7. 5，透光率(0. 水溶液)<98%，所述 復合材料的溶血性不得檢出，溶血鏈球菌不得檢出，霉菌與酵母菌總數(shù)10CFU/g，機 械強度拉伸強度> 3Mpa，撕裂強度> 5kN/M，符合國家三類醫(yī)療器械生物安全性要求。本發(fā)明的另一個目的是提供上述鞏膜外加壓生物復合材料的制備方法，以透明質(zhì) 酸為基本原料，在反應溫度5-40攝氏度，反應pH值在5-12之間，與交聯(lián)劑(二乙基砜、雙磺 基琥珀酰亞胺辛二酸酯(BS3)、4，4' 二硫雙磺基琥珀酰亞胺丁酸酯(DTSSB)等進行二次以 上的化學交聯(lián)制成高強度的交聯(lián)透明質(zhì)酸材料，并經(jīng)過化學反應以降低有毒交聯(lián)劑殘留， 達到合格后，進行滅菌工藝，制成符合國家三類醫(yī)療器械規(guī)范的眼科鞏膜外加壓材料。具體通過以下步驟實現(xiàn)(1)配置交聯(lián)反應液A，其組分和重量百分比的含量交聯(lián)劑乙醇pH 調(diào)節(jié)劑溶液 5% -50% (pH 范圍 5-12)蒸餾水余量配至100% ；(2)將配置的交聯(lián)反應液A按照體積比為1 10的比例加入藥用級透明質(zhì)酸溶 液，在4-40°C，反應2-8小時，即得初步交聯(lián)產(chǎn)物，用蒸餾水反復洗滌四次；(3)再加入交聯(lián)反應液B，繼續(xù)反應，2-4小時，蒸餾水反復洗滌，再加入交聯(lián)劑去 除溶液C浸泡2. 5小時后用0. 9% NaCl生理鹽水反復洗滌至無殘留，裝入無菌袋中用環(huán)氧 乙烷滅菌即得本發(fā)明所需要的生物材料，環(huán)氧乙烷殘留量< lOug/g。所述的交聯(lián)液B的組分和重量百分比的含量交聯(lián)劑乙醇pH 調(diào)節(jié)劑溶液 5% -50% (pH 范圍 5-12)蒸餾水余量配至 100%所述的交聯(lián)劑去除溶液C的組分和重量百分比的含量氨基酸0· 5克蒸餾水余量配至IL所述的交聯(lián)劑去除溶液C為0. 5g/L的甘氨酸，所述的交聯(lián)劑選用雙磺基琥珀酰亞胺辛二酸酯(BS3)、4，4' 二硫雙磺基琥珀酰亞 胺丁酸酯(DTSSB)、甲醛、二羥甲基脲、二羥甲基乙基脲、丁二醇二縮水甘油基醚、聚異氰酸 酯以及乙烯基砜中的一種。也可以選用其他物質(zhì)。
所述的pH調(diào)節(jié)劑溶液選用磷酸二氫鈉/磷酸氫二鈉，也可以是磷酸二氫鉀/磷酸
氫二鉀。兩次或者多次化學交聯(lián)所用的交聯(lián)劑可以是相同的也可以不同。本發(fā)明的再一個目的是提供所述復合生物材料在制備眼科視網(wǎng)膜復位手術(shù)需要 的鞏膜外加壓生物復合材料中應用。也可在制備人體組織填充材料和緩釋植入制劑中應用。本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點是(1)克服了現(xiàn)有的各種交聯(lián)透明質(zhì)酸方法制備 出來的生物材料，因質(zhì)地柔軟、彈性模量小、機械強度較低而不能承受較大的機械力，僅能 夠作為皮下填充材料使用，無法應用于需要承受一定壓力而必須保持形狀的場合的不足， (2)克服了單純通過提高交聯(lián)劑和底物濃度的方法來提高產(chǎn)物強度，由于透明質(zhì)酸底物的 超高粘稠性使得交聯(lián)反應無法均勻，造成材料硬度不均，容易從較為薄弱處開裂，而且交聯(lián) 劑殘留濃度高使得生物相容性較差。本發(fā)明通過復合交聯(lián)方法，即采用兩次聚合法形成表 面硬度較高，內(nèi)部彈性較佳的三明治夾心型超高強度交聯(lián)透明質(zhì)酸材料，可有效解決生物 相容性和機械強度之間的矛盾。制備的透明質(zhì)酸為基礎的鞏膜外加壓材料，具有良好的生 物相容性，以及機械力學性質(zhì)，尤其是材料表面能經(jīng)受手術(shù)縫線較強的剪切應力，具有更高 的表面硬度和抗沖擊能力，極大地程度地提高了透明質(zhì)酸這種優(yōu)秀材料的應用。


圖1是交聯(lián)透明質(zhì)酸材料在兔眼鞏膜形成的鞏膜加壓嵴B超圖像。圖2是交聯(lián)透明質(zhì)酸材料在兔眼角膜層間的超聲生物顯微鏡圖像。圖3是交聯(lián)透明質(zhì)酸材料表面小鼠胚胎成纖維細胞生長的圖像。
具體實施例方式本發(fā)明結(jié)合具體實施例作進一步的說明。實施例1采用藥用級透明質(zhì)酸100g，4°C加水溶脹過夜，配置成10%透明質(zhì)酸鈉IOOOml溶 液待用，按照如下配方配置交聯(lián)反應液A，其組分和重量百分比的含量BDDE (丁二醇二縮水甘油基醚) 30ml氫氧化鈉溶液0.5mol/L 50ml蒸餾水至500ml將交聯(lián)反應液A加入透明質(zhì)酸溶液，在40°C，反應6小時，即得初步交聯(lián)產(chǎn)物，用蒸 餾水反復洗滌4次，再加入二步交聯(lián)液B，二步交聯(lián)液B的組分和重量百分比的含量DVS (二乙基砜)IOml碳酸鈉/碳酸氫鈉溶液 0. 8mol/L 50ml pH = 10蒸餾水至500ml繼續(xù)反應4小時，用蒸餾水洗滌，再加入交聯(lián)劑去除溶液C(0. 5g/L的甘氨酸溶 液)1000ml浸泡2. 5小時，蒸餾水反復洗滌至無甘氨酸殘留，放置于消毒柜中進行環(huán)氧乙烷 氣體消毒處理，溫度55°C，相對濕度80%，環(huán)氧乙烷氣體(800mg/L)，時間4小時，用環(huán)氧乙 烷滅菌即得本發(fā)明所需要的生物材料。
注本例中交聯(lián)劑去除溶液C其組分和重量百分比含量為甘氨酸0· 5克蒸餾水余量配至IL環(huán)氧乙烷殘留量< 10ug/g。實施例2采用藥用級透明質(zhì)酸100g，16°C加水溶脹過夜，配置成20%透明質(zhì)酸鈉500ml溶 液待用，配置交聯(lián)反應液A，其組分和重量百分比的含量為甲醛溶液50ml氫氧化鈉溶液0. 5mol/L 40ml pH = 1295% 乙醇20ml蒸餾水至500ml將交聯(lián)反應液A加入透明質(zhì)酸溶液，在4°C，反應2小時，即得初步交聯(lián)產(chǎn)物，用蒸 餾水反復洗滌，再加入交聯(lián)反應液B，交聯(lián)反應液B的組分和重量百分比的含量雙磺基琥珀酰亞胺辛二酸酯(BS3) 5ml0. 5N磷酸鹽緩沖溶液100ml pH = 5. 095% 乙醇IOml蒸餾水至500ml在4°C繼續(xù)反應3小時，用蒸餾水洗滌，再加入交聯(lián)劑去除溶液C浸泡2. 5小時后 用0. 9% NaCl生理鹽水反復洗滌至無殘留，放置于消毒柜中進行環(huán)氧乙烷氣體消毒處理， 溫度70°C，相對濕度80%，環(huán)氧乙烷氣體(800mg/L)，時間4小時，用環(huán)氧乙烷滅菌即得本發(fā) 明所需要的生物材料。注本例中交聯(lián)劑去除溶液C其組分和重量百分比含量為賴氨酸0· 5克蒸餾水余量配至IL環(huán)氧乙烷殘留量< 10ug/g。實施例3將實施例1或2制備的交聯(lián)透明質(zhì)酸材料切割成大小為12mmX3. OmmX2. Omm的 長方形條塊，環(huán)氧乙烷滅菌備用。實驗用大耳白兔，體重為2-3肌，氯胺酮50.0!^肌肉注 射麻醉。開瞼器開瞼，采用眼科顯微剪刀剪開距離角鞏膜緣7. Omm的穹窿部球結(jié)膜，長約 10mm。分離上方直肌及斜肌，在距離角鞏膜緣4. Omm的鞏膜上用5-0絲線作兩個距離為 7. Omm的褥式縫線，位于肌肉兩端。將制備好的材料放置在肌肉及褥式縫線下，結(jié)扎縫線，修 剪材料兩端，5-0絲線連續(xù)縫合球結(jié)膜。在術(shù)后3個月內(nèi)B超檢查可見上方眼球壁約2. Omm 半圓形隆起的鞏膜加壓嵴(參見圖1)。實施例4先將實施例1或2制備的交聯(lián)透明質(zhì)酸材料切割成直徑為5. Omm高為4. Omm的圓柱體，采用病理切片機將圓柱體切片成厚度為IOum直徑為5mm的圓片，將圓片貼附于直徑 為5. OmmX 5. Omm的載玻片上，用環(huán)氧乙烷滅菌備用。實驗用體重為2-3KG的大耳白兔在氯 胺酮50. Omg肌肉注射麻醉后，開瞼器開險，在上方透明角膜緣內(nèi)用隧道刀作長5. Omm切口， 分離角膜基質(zhì)為前后兩層，將制備好的材料放置在兩層角膜基質(zhì)中間。術(shù)后1個月可見交聯(lián)透明質(zhì)酸材料在角膜層間，保持角膜透明，超聲生物顯微鏡檢查可見角膜層間材料(參見圖2)。實施例5先將實施例1或2制備的交聯(lián)透明質(zhì)酸材料切割成直徑為5. Omm高為4. Omm的圓 柱體，采用病理切片機將圓柱體切片成厚度為IOum直徑為5mm的圓片，將圓片貼附于直徑 為5. 0mmX5. Omm的載玻片上，用環(huán)氧乙烷滅菌備用。用細胞培養(yǎng)液培養(yǎng)的小鼠胚胎成纖 維細胞(L929)貼敷于交聯(lián)透明質(zhì)酸材料培養(yǎng)30小時，可見小鼠胚胎成纖維細胞生長良好 (參見圖3)。
權(quán)利要求
一種鞏膜外加壓生物復合材料，其特征在于所述復合材料含藥用級透明質(zhì)酸以葡萄糖醛酸含量計5％-40％，pH 6.0-7.5，透光率≤98％，所述復合材料的溶血性不得檢出，溶血鏈球菌不得檢出，霉菌與酵母菌總數(shù)≤10CFU/g，機械強度拉伸強度＞3Mpa，撕裂強度＞5kN/M，符合國家三類醫(yī)療器械生物安全性要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鞏膜外加壓生物復合材料的制備方法，通過以下步驟實現(xiàn)(1)配置交聯(lián)反應液A，其組分和重量百分比含量為 交聯(lián)劑乙醇pH調(diào)節(jié)劑 5%-50% 蒸餾水余量配至100%，pH 5-12 ；(2)將配置的交聯(lián)反應液A按體積比為1 10的比例加入藥用級透明質(zhì)酸溶液，在 4-40°C，反應2-8小時，即得初步交聯(lián)產(chǎn)物，用蒸餾水反復洗滌四次；(3)再加入交聯(lián)反應液B，繼續(xù)反應2-4小時，蒸餾水反復洗滌，再加入交聯(lián)劑去除溶液 C浸泡2. 5小時后用0. 9% NaCl生理鹽水反復洗滌至無殘留，裝入無菌袋中用環(huán)氧乙烷滅 菌即得本發(fā)明所需要的生物材料，環(huán)氧乙烷殘留量< lOug/g ；所述的交聯(lián)反應液B的組分和重量百分比的含量為 交聯(lián)劑乙醇0% -2%pH調(diào)節(jié)劑溶液 5%-50% 蒸餾水余量配至100%，pH 5-12 ； 所述的交聯(lián)劑去除溶液C的組分和重量百分比的含量為 氨基酸0. 5克 蒸餾水余量配至1L ；所述的交聯(lián)劑去除溶液C為0. 5g/L的甘氨酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的交聯(lián)劑選用雙磺基琥珀酰亞 胺辛二酸酯、4，4' 二硫雙磺基琥珀酰亞胺丁酸酯、甲醛、二羥甲基脲、二羥甲基乙基脲、丁 二醇二縮水甘油基醚、聚異氰酸酯或乙烯基砜中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的pH調(diào)節(jié)劑溶液選用磷酸二氫 鈉/磷酸氫二鈉或磷酸二氫鉀/磷酸氫二鉀，兩次化學交聯(lián)選用的交聯(lián)劑相同或不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鞏膜外加壓生物復合材料在制備眼科視網(wǎng)膜復位手術(shù) 用的鞏膜外加壓生物復合材料中的應用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鞏膜外加壓生物復合材料，含藥用級透明質(zhì)酸以葡萄糖醛酸含量計5％-40％，透光率≤98％，溶血性不得檢出，溶血鏈球菌不得檢出，霉菌與酵母菌總數(shù)≤10CFU/g，機械拉伸強度＞3MPa，撕裂強度＞5kN/M，符合國家三類醫(yī)療器械生物安全性要求。本發(fā)明以透明質(zhì)酸為基本原料，與交聯(lián)劑進行二次以上的化學交聯(lián)制成高強度的交聯(lián)透明質(zhì)酸材料，并經(jīng)過化學反應以降低有毒交聯(lián)劑殘留，滅菌，制成符合國家三類醫(yī)療器械的生物材料。本發(fā)明通過復合交聯(lián)方法，制成表面硬度較高，內(nèi)部彈性較佳的三明治夾心型超高強度交聯(lián)透明質(zhì)酸材料，可有效解決生物相容性和機械強度之間的矛盾。
文檔編號A61L27/20GK101829365SQ20101014599
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者馮海, 張惠成, 胡勇平, 郝念, 黃鑫 申請人:杭州市第一人民醫(yī)院