專利名稱：預(yù)制的角膜組織鏡片和角膜疊置以校正視力的方法(ii)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于眼科學(xué)領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種活性鏡片，適合用作接目鏡片或用于上皮下的移植。該鏡片用供體角膜組織制成。本發(fā)明包括制備該鏡片的方法和將鏡片安置在眼睛上的技術(shù)。
背景技術(shù)：
視力系統(tǒng)使眼睛能夠?qū)⒐饩€聚焦成有意義的圖象。一位眼科醫(yī)生或驗光師遇到的最普遍的問題是球形眼反常的問題，或是由于不適當成形的眼球而由眼睛形成一個經(jīng)過調(diào)節(jié)卻還在焦點外的圖象。眼科醫(yī)生或驗光師確定眼睛的折射狀態(tài)并用接觸鏡片或眼鏡校正光學(xué)誤差。
已經(jīng)研究了許多方法，通過改變角膜的形狀來校正球形眼反常。進入眼睛的光首先由角膜聚焦，這占據(jù)眼睛總折射能力的約75％。折射操作的大部分涉及減小或增大角膜的前曲率。
早期角膜折射外科學(xué)中的操作如角膜透鏡移植術(shù)和角膜磨鑲術(shù)最初研究用于校正近視，并涉及用顯微角膜刀從病人移去角膜片。然后將該移去的角膜片冷凍，之后用低溫車床將后表面重新成形。在解凍之后，將角膜片放回眼睛中，并用縫合術(shù)固定。
如在美國專利No.4,662,881中描述的表層角膜鏡片術(shù)是一種涉及將一個預(yù)先切割的具有斜角邊緣的供體角膜組織鏡片插入受體角膜的相應(yīng)槽中的操作。然后將該鏡片縫合在角膜床上。該供體鏡片是凍干的，在安置到受體角膜上之前需要重新水合。
由于涉及不規(guī)則散光、延遲的外科愈合、角膜疤痕及折射效果的不穩(wěn)定的經(jīng)常的復(fù)雜性，這些技術(shù)及其變化方案通常被認為是不成功的。問題歸因于這些操作的技術(shù)復(fù)雜性以及從屬于鏡片操縱的角膜組織的結(jié)構(gòu)中的畸變。例如，在表層角膜鏡片術(shù)中，由于供體鏡片的凍干而誘生上皮的不規(guī)則性。角膜透鏡移植術(shù)和角膜磨鑲術(shù)中微透鏡的冷凍也導(dǎo)致嚴重損傷上皮細胞和基質(zhì)細胞并破壞角膜的層狀結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明是一種用從組織源如人體角膜或動物角膜獲得的供體角膜組織制成的預(yù)制鏡片。該鏡片是一種在后表面上通常成形到符合眼睛前表面形狀的角膜片。本發(fā)明的鏡片可以用一束燒蝕激光如受激準分子激光或其它合適的激光成形。該角膜微透鏡是一種沒有冷凍、凍干或化學(xué)變性(如用戊二醛固定為交聯(lián)角膜組織)的活性組織。預(yù)先存在的角膜細胞被涂去，然后用人體角膜細胞置換，以減少抗原性。在移去受體角膜中心區(qū)域中的上皮后，以在眼睛上安置一個接觸鏡片的同樣方式將該鏡片安置在該區(qū)域上。
先有技術(shù)中的眼睛鏡片不使用天然角膜，而采用可溶膠原如膠原水凝膠(如聚羥基乙基甲基丙烯酸酯)或其它生物可兼容物料制成。例如，在Civerchia的美國專利No.5,213,720中，可溶膠原被凝膠化和交聯(lián)化，以生產(chǎn)人造鏡片。除了水凝膠以外，Lindstrom的美國專利No.4,715,858公開了用各種聚合物、硅酮和纖維素乙酸丁酸酯制成的鏡片。
在眼睛鏡片使用角膜組織的情況下，鏡片或者是角膜植入物，或者需要一種獨立的藥劑將鏡片附著在角膜床上。Gibson等人的美國專利5,171,318和Peyman的美國專利No.5,919,185涉及一種部分或全部埋置在基質(zhì)中的角膜組織片。Peyman等人的美國專利No.4,646,720和Ting的美國專利No.5,192,316中公開的眼睛鏡片器件利用縫合附著在受體角膜上。Kern的美國專利No.4,676,790中描述的角膜嵌入利用縫合、激光焊接或涂敷膠粘液或交聯(lián)溶液而結(jié)合在受體角膜上。
本發(fā)明的眼睛鏡片器件并不改變角膜組織的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)。Tennant等人的美國專利No.4,346,482公開了一種“活體接觸鏡片”，由已經(jīng)前面彎曲以校正視力的供體角膜組成。但是，該鏡片在車床上重新成形之前是冷凍的，這導(dǎo)致基質(zhì)的角膜細胞死亡。Cumming等人的美國專利No.4,793,344也描述了一種用戊二醛固定劑處理改性的供體角膜組織鏡片，該固定劑保護組織并防止鏡片膨脹。這種處理由于交聯(lián)該組織而改變角膜微透鏡的基本結(jié)構(gòu)。
其次，所引證的文獻并沒有顯示任何除去天然角膜組織細胞并用從人體角膜培養(yǎng)的細胞來置換它們的鏡片制備方法。本發(fā)明器件除去天然的上皮和角膜細胞的活力而產(chǎn)生一種去細胞的角膜組織，然后用人體的上皮和角膜細胞重新賦予活力。Parenteau等人的美國專利No.5,374,515中示出一種構(gòu)造所謂“角膜組織等效物”的嘗試。但是，該“等效物”中使用的膠原是從牛腱中得到的而不是從角膜得到的。添加的角膜細胞和上皮也不是從人體源得到的。使用這些細胞培養(yǎng)程序的組織也十分易碎。
使用一束受激準分子激光束通過“原位激光角膜磨鑲術(shù)”(LASIK)操作程序來重新形成角膜。在該技術(shù)中，使用一束受激準分子激光束進行角膜皮片的基質(zhì)的光燒蝕或暴露的基質(zhì)床的原位光燒蝕。研究表明，利用該程序的校正的不精確度高達距離希望值1屈光度。與此相反，鏡片(接觸鏡片和眼鏡)卻能夠校正到希望值的0.25屈光度以內(nèi)。
Jean等人的美國專利No.6,036,683使用激光束對角膜重新成形。但是，由于不可逆地凝固的膠原，激光改變了角膜的天然結(jié)構(gòu)。利用這種處理，膠原的激光后松馳是不可能的。
但是，本發(fā)明在某些方案中涉及一種不用縫合而附著在受體角膜上的預(yù)制的供體接觸鏡片。該鏡片保留了正常的角膜組織的解剖學(xué)特征。該供體鏡片可以從人體源和動物源獲得，去除了天然的角膜細胞和上皮的活力以產(chǎn)生一種去細胞組織，然后利用人體的角膜細胞和上皮細胞中的至少一種來可以選擇地重新賦予活力，以維持鏡片的生存力和減小抗原性。本發(fā)明的角膜疊置技術(shù)可以在局部麻醉也可以在全身麻醉下完成，而使用預(yù)切割的鏡片將大大減少操作時間、病人費用和操作復(fù)雜性的危險。由于使用已經(jīng)重新聚集角膜細胞的鏡片，也縮短了治愈的時間。
引證的文獻中沒有一篇顯示或提示了本文描述的本發(fā)明。
發(fā)明概要本發(fā)明是一種預(yù)制的眼睛鏡片器件，有一個用從組織源如人體角膜或動物角膜來的供體角膜組織制成的鏡片心。該器件可以用作接觸鏡片或用作植入鏡片，并可以具有普通凸面的前表面和可以選擇的凹狀的后表面。該鏡片心的基質(zhì)部分可以重新布滿置換的角膜細胞，而前表面最好覆蓋一層置換的上皮。該鏡片心附著在受體角膜上而不需要縫合或其它膠粘物料。
該鏡片心可以不同地用于校正散光、近視、無晶狀體畸形和老視。該鏡片心可以用轉(zhuǎn)基因的或異種基因的角膜組織制成。經(jīng)過合適的處理，本發(fā)明的鏡片可以具有相應(yīng)厚度的人體角膜組織的清晰度的至少85％的清晰度。該鏡片心沒有冷凍、凍干或用固定劑進行化學(xué)處理。但是，本器件的各種方案可以包含治療藥劑、生長要素或免疫抑制劑。
本發(fā)明的另一組成部分是一種用于制備鏡片器件的方法。在銳利地割開一個從供體角膜組織來的微透鏡之后，用燒蝕激光如受激準分子激光或其它合適的成形激光成形后表面。除去天然的上皮和角膜細胞，然后按照需要用人體的上皮和角膜細胞置換。
本發(fā)明的另一部分是一種角膜疊置方法，該方法涉及對受體角膜前表面的一部分去上皮和將本發(fā)明的眼睛鏡片器件安置在該前表面上。另一種方法涉及用抽吸或其它手續(xù)暫時分離上皮組織和將本發(fā)明的鏡片安置在該上皮組織下面。
附圖簡述

圖1是眼睛的上視截面圖。
圖2A是近視眼中聚焦點的側(cè)視圖。
圖2B是通過拉平角膜前曲率而校正的聚焦點的側(cè)視圖。
圖3A是一個預(yù)制的供體鏡片的側(cè)視截面圖。
圖3B是一種適合于校正近視的預(yù)制的供體鏡片的側(cè)視截面圖。
圖3C是一種適合于校正無晶狀體畸形的預(yù)制的供體鏡片的側(cè)視截面圖。
圖3D是一種適合于雙焦點用途的預(yù)制的供體鏡片的前視圖。
圖3E是安置成離開眼睛角膜的圖3C鏡片的側(cè)視截面圖。
圖3F是一個有一疊加的上皮層的本發(fā)明鏡片的前視圖。
圖3G表示圖3F鏡片的側(cè)視截面圖。
圖3H表示在一載體中的本發(fā)明鏡片的側(cè)視截面圖。
圖3I是一種環(huán)形的本發(fā)明鏡片的前視圖。
圖3J表示圖3I鏡片的側(cè)視截面圖。
圖4A是制備成待接受本發(fā)明光學(xué)鏡片的去上皮的受體角膜的一個區(qū)域的側(cè)視截面圖。
圖4B是安置在受體角膜上之后的供體鏡片的側(cè)視截面圖。
圖5表示用于將一個本發(fā)明的鏡片引入眼皮下的一系列步驟。
詳細描述眼睛用來將光聚焦到視網(wǎng)眼膜中的專門的感受器上，該感受器將光能的量子轉(zhuǎn)換為神經(jīng)動作電位。如圖1中所示，光線首先透射通過眼睛的角膜(100)。角膜由于其膠原纖維的高度有機化結(jié)構(gòu)而是透明的。角膜的邊緣與韌性的纖維膠原的鞏膜(102)結(jié)合，并被稱為角膜-鞏膜層。
角膜(100)是圍住眼睛的前六分之一的角膜-鞏膜層的一部分。角膜的平滑的曲率是視網(wǎng)眼膜(104)上圖象的主要聚焦能力，而且它提供眼睛的60屈光度的會聚能力的大部分。角膜是一種無血管的構(gòu)造，并受從水狀液(106)來的營養(yǎng)素和氧的擴散的維持。一些氧也從外部環(huán)境取得。角膜的無血管性質(zhì)減弱了組織的免疫性，增大了角膜移植的成功率。
角膜由五層組成。外表面由約5個分子厚的復(fù)層鱗狀上皮貼面。上皮形成的失效導(dǎo)致基質(zhì)蓋的壞死和受體角膜的潛在疤痕。上皮是由稱為鮑曼膜(角膜前彈性層)的專門的基膜支承的，該基膜給角膜一個光滑的光學(xué)表面。角膜的大部分(基質(zhì))由高度規(guī)則形狀的形成薄層的稠密的膠原連接組織組成。薄層之間是紡錘體形狀的角膜細胞，它們可以受激發(fā)而合成連接組織的成分。角膜的內(nèi)表面由一層扁平的內(nèi)皮細胞貼面，它們由Descemet膜(角膜后彈性層)支承，后者是一種非常厚的彈性的基膜。
如上所述，角膜的聚焦能力主要取決于其外表面的曲率半徑。在近視眼中，如圖2A所示，角膜(200)的增大的曲率使光線的焦點(202)落在視網(wǎng)眼膜(204)的前面。在圖2B中，拉平角膜(206)的前曲率能校正焦點(208)。
本發(fā)明鏡片的結(jié)構(gòu)在本發(fā)明鏡片的第一方案中，鏡片物理形狀的尺寸和構(gòu)型通常為當其安裝在角膜上時能補充角膜的曲率以校正異常狀態(tài)如散光、近視、遠視、老視和無晶狀體畸形。該鏡片的其它方案的形狀可以做成安置在宿主角膜的前表面下，或用作藥療源。
通常，該鏡片心可以包括或主要包含已失去活力的無細胞的供體角膜組織，例如，已處理而除去天然的角膜細胞和上皮，以減少組織排斥的機會，然后至少部分重新賦予活力，例如，已處理而引入至少一個人體角膜細胞和一個上皮層，以允許和支持繼續(xù)使用在眼睛上的位置中的本發(fā)明的鏡片。上皮細胞(常常以一個分離層的形式)安置在本發(fā)明鏡片的至少一部分前表面上，這是處在本發(fā)明的范圍之中的。在本發(fā)明鏡片的某些方案中，全部前表面將是這樣被復(fù)蓋的。在下面討論的一個方案中，一個上皮層將伸展越過鏡片心的邊緣，該鏡片可以選擇地被載帶在一個可以生物降解的載體上，該載體在眼睛中安置期間使用并在以后消失。
本發(fā)明的鏡片可以安置在一個從其至少已除去天然上皮主要部分的宿主眼睛上。最好是，在本發(fā)明操作程序的該方案中，已從將安置本發(fā)明鏡片的部位除去基本上全部上皮。也可以在將鏡片引到宿主角膜的前表面上的程序期間，將該鏡片安置在從眼睛表面抬高的一層上皮的下面，或者在其它情況下，將該鏡片安置在宿主角膜的表面下面。本發(fā)明的鏡片可以以各種方式用于校正折射(由于其形狀)，或者也可以簡單地用于對眼睛提供一個注入藥療源。
供體鏡片微透鏡或鏡片心可以從其它人體(同種)源或異質(zhì)組織(異種)源獲得。合適的異種源包括兔、牛、豬或豚鼠的角膜組織。眼的鏡片心也可以來自轉(zhuǎn)基因的角膜組織或在試管內(nèi)生長的角膜組織。在許多情況下，希望供體組織中的角膜層結(jié)構(gòu)、正常的角膜組織基體，如連接組織或連接基體，都基本上是保存的?！敖悄そM織基體”用膠原纖維薄層制成。此處使用的術(shù)語“供體角膜組織”意味著包括供體的或采集的角膜或包含“角膜組織基體”的角膜組織。此外，在本發(fā)明的大多數(shù)方案中，高度希望保存如在天然上皮下面找到的供體角膜組織的前表面。該供體角膜組織沒有遭受諸如真空凍干、冷凍或其它化學(xué)固定之類粗糙的處理。然而，有時候希望僅僅利用供體鏡片的一部分前表面，例如在本發(fā)明鏡片結(jié)構(gòu)為環(huán)形的情況下。
在供體組織包括鮑曼膜的場合下，本發(fā)明的眼睛鏡片器件希望包括鮑曼膜(角膜前彈性層)，以維護人體上皮的天然結(jié)構(gòu)。再一次高度希望以這樣的方式從供體源采集，使得能保存上皮下面的天然前表面。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些天然的結(jié)構(gòu)具有卓越的性能(特別在下面討論的重新賦予活力的步驟之后)來支承和維持也在下面討論的置換的上皮。以這樣一種方式處理的本發(fā)明的組織鏡片心的清晰度通常為相應(yīng)厚度的人體角膜組織的清晰度的至少85％，優(yōu)選的為75％-100％之間，而最優(yōu)選的為至少90％。
本發(fā)明鏡片的總直徑在功能上適合于完成所要的校正，最常小于約25mm，最優(yōu)選的是在10和15mm之間。最終鏡片的厚度又一次在功能上適合于完成所要的校正，例如通常小于300μm，最優(yōu)選的在5-100μm之間。
如圖3B中所示，最好利用下面討論的程序以這樣的方式制造用于近視病人的鏡片心(316)，使得中心的通常圓形區(qū)(318)在其前曲率方面被拉平。在無晶狀體畸形的校正中，制造一個如圖3C中所示的具有較厚中心(322)和較薄周邊(324)的鏡片。通常，此處討論的形狀類似于在所謂“軟性”接觸鏡片中采用的形狀，而指導(dǎo)說明則可以從有關(guān)選用來校正特定眼病的鏡片的所有形式的技術(shù)中得到。
如圖3D和3E中所示，本發(fā)明的鏡片也可以用于校正老視。特別是，為了醫(yī)治老視，鏡片(330)同時設(shè)置一個鄰近該器件中心的通常不透明的環(huán)形區(qū)(332)。開口中心(334)優(yōu)選地具有平鏡片特性和小于約1.5mm的有效直徑，更優(yōu)選地在約0.5-1.5mm之間，最優(yōu)選地在0.7 5和1.75mm之間。該開口中心(334)或中心區(qū)或“針孔”的直徑通常制成和選定為小于白天光線下宿主眼睛的瞳孔直徑。這產(chǎn)生一種“針孔”效應(yīng)，從而延長眼睛的總有效焦距和盡可能縮小眼睛調(diào)節(jié)的需要。也可以包括其它雙焦點鏡片設(shè)計，如同心環(huán)、環(huán)形區(qū)或環(huán)的切割部分或區(qū)段、或者漸進衍射。
圖3E表示圖3D中示出的本發(fā)明鏡片(330)的鄰近角膜(344)前表面的側(cè)視截面圖，以例示該方案的某些特點。不透明的圓環(huán)(332)的外徑(336)通常這樣選取，使得該外徑小于弱光條件下虹膜(342)中瞳孔(340)的直徑(338)。在這種方式下，眼睛的角膜和晶狀體與本發(fā)明的鏡片以這樣的方式相互配合，使得入射光穿過不透明環(huán)的中心(334)而通過兩者，但更重要的是，在不透明環(huán)(332)的周邊的周圍通過兩者，以便允許在弱光條件下校正視力。
圓環(huán)(332)安置在鏡片心上可以或者是通過在后表面上安置一種合適的染劑如通過“角膜染色術(shù)”，或者是在后表面上安置一種基本上不透明的可以生物兼容的部件如滌輪網(wǎng)眼之類，以濾去光線。安置圓環(huán)(332)的其它方法可以設(shè)想例如安置在本發(fā)明鏡片的前表面上。圓環(huán)(332)本身最好是非常不透明的，例如通過少于約80％的入射可見光，但可以選成不透明程度較小，或者通過利用顏色折射之類辦法將入射光顏色移至可見光范圍來校正其它疾病如色盲。
如圖3F(前視圖)和3G(截面圖)中所示，本發(fā)明鏡片器件的另一方案(346)包括一個如上所述但有一延伸越過該鏡片心(348)的周邊(350)的上皮層(352)的鏡片心(348)。用于產(chǎn)生具有周邊外上皮層(352)的方案(346)的方法類似于本文別處描述的方法，不同之處是鏡片心(348)最好安置在一個其形狀全面符合供體鏡片心(348)的前表面的載體(圖3H中的354)中。
如圖3H中所示，載體(354)希望起幾個作用。首先，在將鏡片心(348)安置在該上皮層(352)上之前，該載體提供一個用于生長上皮層(352)的襯底。該超越鏡片心(348)周邊的外表面為否則易碎的上皮層(352)提供支承。載體(354)可以安置在一合適形狀的容器中或在該容器中形成，這轉(zhuǎn)過來又在生長一個上皮層(352)的步驟期間為易碎的載體(354)提供支承。
如圖3H中所示，載體(354)、上皮層(352)不管上皮層(352)是否延伸超越鏡片心(348)的周邊，例如上皮層(352)僅安置在鏡片心(348)的一部分或全部上和安置在該上皮層(352)上的鏡片心(348)的組合(356)，是本發(fā)明的另一方案。在適當選擇載體材料后，圖3H中所示的構(gòu)造(356)可以直接安置在宿主眼睛中，從而為上皮層(352)和鏡片心(348)提供支承，以及可以選擇地，在最初安置期間為眼睛提供藥療物料或其它醫(yī)治物料。
當該載體用于安置在眼睛中時，載體(354)最好包括一種滿足兩個相關(guān)判據(jù)的物料。首先，該物料希望是一種在載體(354)、上皮層(352)和供體鏡片(348)的組合(356)引入該眼睛后從待醫(yī)治的眼睛中溶解、消蝕或以其它方式很快變透明的物料。同時最好是，該載體是一種用作供一個預(yù)先生長的上皮層用的襯底的物料。最希望的是，載體(354)滿足兩個判據(jù)。載體(354)可以包括一種物料例如膠原、明膠、淀粉、葡萄糖胺、葡聚糖、蛋白質(zhì)、碳水化合物、聚酐(如聚交酯和聚乙交酯)、其混合物和共聚物等。
載體(354)也可以浸漬藥療物料或其它醫(yī)治物料、抗血管生成物料等等。
圖3I和3J分別表示一種具有通過鏡片體的中心孔(362)的本發(fā)明鏡片(360)的前視圖和側(cè)視截面圖。雖然圖示的該鏡片方案(360)沒有上皮層，但它處在包括該層的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
鏡片成形過程返回圖3A，供體鏡片心(300)最好是在用微角膜刀從供體切下角膜組織薄片以形成該鏡片心(300)之后獲得的。供體鏡片(300)有一結(jié)構(gòu)表面，鏡片心的前表面用作供體角膜組織的結(jié)構(gòu)表面。鏡片心前表面最好采集時保留鮑曼膜(此處供體鏡片包含一個膜)和上皮(302)。最終的本發(fā)明鏡片的后表面(304)通常為凹狀，雖然它并不必須如此。鏡片的前表面可以通過一種成形步驟來成形，該步驟最好包括使用燒蝕激光如受激準分子激光，以獲得鏡片的所需能力。另一種合適的成形步驟是高壓水流切割。
消毒、去活力和重新賦予活力的步驟雖然下面列舉的處理步驟的順序是典型的，但應(yīng)當理解，這些步驟在需要時可以變化，以產(chǎn)生所需效果。
通常，鏡片首先成形到上述一個合適的形狀。然后該鏡片心可以接受消毒、去活力和重新賦予活力的處理。從供體鏡片除去上皮(去上皮)和角膜細胞(去細胞)被稱為“去活力”。人體的上皮和角膜細胞的添加被稱為“重新賦予活力”。一種理想的完成這些步驟的方法如下。其它等效的方法是已知的。
在這些處理期間使用的溶液是帶有抗菌素的磷酸鹽緩沖的鹽水(PBS)、上皮細胞培養(yǎng)基和角膜細胞培養(yǎng)基。該“帶有抗菌素的PBS”溶液可以包含帶有抗菌素的PBS1.兩性霉素B(ICN生物醫(yī)藥)0.625μg/ml2.青霉素(Gibco BRL)100IU/ml3.鏈霉素(Gibco BRL)100μg/ml4.磷酸鹽緩沖的鹽水(Gibco BRL)上皮細胞培養(yǎng)基的成分可以包含上皮細胞培養(yǎng)基1. Dulbecco改性鷹培養(yǎng)基/Ham F12培養(yǎng)基(Gibco BRL)3∶12.10％胎兒腓腸血清(Gibco BRL)3.表皮生長要素(ICN生物醫(yī)藥)10ng/ml4.氫化可的松(Sigma-Aldrich)0.4μg/ml5.霍亂毒素(ICN生物醫(yī)藥)10-10M6.腺嘌呤(Sigma-Aldrich)1.8×10-4M7.胰島素(ICN生物醫(yī)藥)5μg/ml8.轉(zhuǎn)鐵蛋白(ICN生物醫(yī)藥)5μg/ml
9.谷氨酰胺(Sigma-Aldrich)2×10-3M10.三碘甲狀腺氨酸(ICN生物醫(yī)藥)2×10-7M11.兩性霉素B(ICN生物醫(yī)藥)0.625μg/ml12.青霉素(Gibco BRL)100IU/ml13.鏈霉素(Gibco BRL)100μg/ml角膜細胞培養(yǎng)基的成分可以包含角膜細胞培養(yǎng)基1.DMEM2.10％新生兒腓腸血清(Gibco BRL)3.谷氨酰胺(Sigma-Aldrich)2×10-3M4.兩性霉素B(ICN生物醫(yī)藥)0.625μg/ml消毒步驟在從供體角膜組織采集鏡片心和遵循成形步驟之后，鏡片可以例如通過在室溫下浸入98％甘油中來消毒。三個星期的甘油處理能使細胞內(nèi)的病毒和任何細菌或真菌失去活性。也可以使用氧化乙烯氣體消毒性，但該法往往對基質(zhì)組織誘發(fā)可變的損傷。
去活力步驟去上皮發(fā)明人比較喜愛通過將供體鏡片在室溫4-25℃下放置在1克分子濃度的鹽(最好是氯化鈉)溶液中來對供體鏡片去上皮。在4-8小時的孵育后，整個上皮層通常會從角膜基質(zhì)上分離并可以容易地除去。然后可以在帶有抗菌素的PBS溶液中清洗鏡片，以除去鹽和細胞物質(zhì)。
除去上皮的另一方法是使用真空?？梢岳贸槲?-100mm Hg至-450mm Hg)從基質(zhì)分離上皮。在15分鐘至1小時后，上皮通常與基膜層上的基質(zhì)分開。然后可以在帶有抗菌素的PBS溶液中清洗鏡片，以除去鹽和細胞物質(zhì)。
最后，可以通過將供體鏡片放置在帶有抗菌素的消毒的PBS中4小時并多次變換溶液來對供體鏡片去上皮。然后可以將鏡片心在37℃下浸入PBS溶液1星期，以產(chǎn)生上皮和基質(zhì)之間的分離。然后可以例如通過物理刮擦或用液流沖洗來除去上皮。小量的鏡片可以用鑷子輕輕刮擦來剝離上皮。
去細胞然后可以將已去上皮的鏡片浸入一種洗滌劑溶液(如0.025％至15％在硫酸十二烷基鈉)中來洗去角膜細胞物質(zhì)。一種洗滌劑將溶解和洗去該角質(zhì)化細胞物質(zhì)。這可以在1至8小時內(nèi)發(fā)生。然后該細胞物質(zhì)可以在一種帶有抗菌素的緩沖溶液中清洗來除去洗滌劑和細胞物質(zhì)。
或者是，可以將該已去上皮的鏡片浸入帶有抗菌素的消毒的PBS中一段適當?shù)臅r期如數(shù)星期也許六星期來除去天然的角膜細胞。該溶液可以每星期換兩次。在某些情況下，可以不需要從供體鏡片上除去角膜細胞，例如當該供體組織是從轉(zhuǎn)基因源獲得并具有極少的抗原性時。
重新賦予活力的步驟細胞的制備在重新賦予活力的處理中使用人體的上皮細胞和角膜細胞。上皮細胞可以從組織庫獲得，但最好從胎兒組織或新生兒組織獲得。胎兒細胞是最優(yōu)選的，因為在任何創(chuàng)傷愈合過程中胎兒組織的性能使留下的疤痕最少。
在任何場合下，通過角膜組織的受胰蛋白酶作用而獲得的新鮮分離的上皮細胞可以在上皮細胞培養(yǎng)基中接種于一個預(yù)先涂敷的致死地在輻照的3T3纖維細胞(i.3T3)的飼養(yǎng)層上。細胞被培養(yǎng)，培養(yǎng)基每三天換一次，直到細胞有80％融合(約7-9天)。在用胰蛋白酶(ICN生物醫(yī)藥)分離上皮細胞之前，用0.02％EDTA(Sigma-Aldrich)除去殘余的i.3T3。另一種重新產(chǎn)生上皮的方法包括在人體羊膜上培養(yǎng)自身的上皮細胞，如《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》2000年34386-93的Tsai等人的“通過移植自身的肢體上皮細胞來重新構(gòu)造受傷的角膜”中描述的。
角膜細胞可以從剩余的基質(zhì)組織中取出。該基質(zhì)在PBS中清洗，精細切碎，并在37℃下放置在0.5％膠原酶A(ICN生物醫(yī)藥)中16小時。然后將從該酶消化液中獲得的角膜細胞順序地在角膜細胞培養(yǎng)基中培養(yǎng)。在該重新賦予活力的步驟中產(chǎn)生的上皮細胞和角膜細胞將被稱為“置換的”上皮細胞和角膜細胞。
供體鏡片的產(chǎn)生然后可以將該去細胞的供體鏡片心安置在吸水的聚合電解質(zhì)凝膠上，以完成重新賦予活力的步驟。優(yōu)選的聚合電解質(zhì)是軟骨素硫酸鹽、透明質(zhì)酸和聚丙烯酰胺。最優(yōu)選的是聚丙烯酸。鏡片浸在角膜細胞培養(yǎng)基中，在37℃用約3×105個角膜細胞孵育48小時。然后將大約同等數(shù)量的上皮細胞加在前基質(zhì)表面上。組織培養(yǎng)孵育繼續(xù)另外48小時。每兩至三天換一次角膜細胞培養(yǎng)基。一旦上皮重新產(chǎn)生，聚合電解質(zhì)凝膠在約20-30mm Hg的壓力下吸出鏡片的水分，直到獲得原來的鏡片尺寸。
置換的上皮復(fù)蓋該方案的本發(fā)明鏡片的至少一部分前表面，而在重新賦予活力后置換的角膜細胞重新布滿鏡片心的基質(zhì)。
如上所述，本發(fā)明鏡片的另一方案包括一個從鏡片心(348)周邊延伸的上皮層(圖3G中352)。在將鏡片心(348)放置在預(yù)制的上皮細胞層上之前，可以使用剛才陳述的同一程序來制備載體(354)中的上皮細胞層。
在某些情況下，同時將治療藥劑、生長要素或免疫抑制劑合并在鏡片心中，以減小排斥的危險或治療疾病狀態(tài)，可能是有益的。
將鏡片安置在眼睛上裝貼本發(fā)明鏡片的程序示于圖4A和4B中。在該程序期間，如圖3A中所示，供體鏡片(300)安置在一部分已經(jīng)去上皮的受體角膜(308)上。結(jié)果是圖4B中所示的安置和構(gòu)造(312)。鏡片的置換的上皮和宿主上皮最終生長而形成一個連續(xù)的防水層(310)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的鏡片不用縫合線或膠粘劑就能貼合或粘附在受體角膜上，但也能夠沒有顯著困難地移去。
安置程序的另一方案示于圖5中。在該方案中，最好使用一個已置換角膜細胞而未置換上皮層的僅僅部分重新賦予活力的鏡片心。當然，一個已經(jīng)部分復(fù)蓋一個上皮細胞種子層的鏡片心也是可以接受的。在任何情況下，圖5的步驟a表示一只有一上皮層(602)和角膜基質(zhì)(604)的天然眼睛(600)。圖5的步驟b表示在眼睛(600)的前表面上安置一個抽吸器件(606)。抽吸器件(606)對上皮層(602)外加。一個適度的真空，如在約-100mm Hg和-450mm Hg之間，以便升高一部分上皮層(602)，如步驟c中所示。該水皰(608)通常充滿生理液體。顯然，抽吸器件(606)在角膜的表面上有一個與待安置在該角膜上的鏡片的尺寸相似的痕跡。步驟d顯示打開的上皮皮片(608)和鏡片向著該上皮皮片(608)下面的角膜基質(zhì)邊緣(612)的安置。圖5的步驟e表示完成了鏡片(610)在角膜上天然上皮膜下面的安置。該程序有很多優(yōu)點，包括比起簡單地除去上皮來眼睛表面的創(chuàng)傷更少。
在本發(fā)明中使用供LASEK程序用的制備程序作為暴露角膜表面用于裝貼本發(fā)明鏡片的步驟，也處在本發(fā)明的范圍內(nèi)。該LASEK程序是已知的，與LASIK程序不同，不涉及用外科器械暫時移去角膜組織的前皮片，而僅僅利用乙醇清洗和為激光治療暫時移開上皮層。這樣一種預(yù)備步驟，用乙醇清洗以擾動角膜基質(zhì)和上皮之間的結(jié)合部，足以提供一個暫時移去而在該角膜表面上插入本發(fā)明鏡片的上皮層。
發(fā)明人已經(jīng)描述了該供體眼睛鏡片的結(jié)構(gòu)和生理特性及優(yōu)點。但是，本發(fā)明的這種描述方式不應(yīng)當以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種眼睛鏡片器件，包括一個包括具有一大體上凸狀前表面和一后表面供體角膜組織的鏡片心，該鏡片心包括下列兩項中的至少一項a.)在所述鏡片心中被置換的角膜細胞和b.)覆蓋至少一部分所述前表面的被置換的上皮細胞。
2.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述后表面大體上是凹狀的。
3.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心包括去細胞的角膜組織。
4.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心基本上由去細胞的角膜組織組成。
5.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述后表面是凹狀的。
6.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述后表面已經(jīng)受一個成形步驟。
7.權(quán)利要求6的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述后表面是通過燒蝕激光成形的。
8.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述眼睛鏡片具有的清晰度至少為相應(yīng)厚度的人體角膜組織的清晰度的85％。
9.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述眼睛鏡片具有的清晰度為相應(yīng)厚度的人體角膜組織的清晰度的約75％至約100％之間。
10.權(quán)利要求9的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心具有的清晰度至少為相應(yīng)厚度的人體角膜組織的清晰度的90％。
11.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心基本上由供體角膜組織組成。
12.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心包括人體角膜組織。
13.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心包括同種基因的角膜組織。
14.權(quán)利要求11的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心包括異種基因的角膜組織。
15.權(quán)利要求14的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述異種基因的鏡片心包括選自一組由兔、牛、豬和豚鼠角膜組織組成的角膜組織。
16.權(quán)利要求11的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心包括轉(zhuǎn)基因角膜組織。
17.權(quán)利要求11的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述供體角膜組織有一個結(jié)構(gòu)表面，而所述鏡片心前表面是該供體角膜組織的結(jié)構(gòu)表面。
18.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述尺寸和構(gòu)型選成能校正選自由散光、近視、無晶狀體畸形和老視組成的一組中的至少一種。
19.權(quán)利要求18的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述尺寸和構(gòu)型選成能校正近視，而所述器件有一大體上圓形的、扁平的鏡片心中心區(qū)。
20.權(quán)利要求18的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述尺寸和構(gòu)型選成能校正無晶狀體畸形，而所述器件有一大體上平坦的周邊。
21.權(quán)利要求18的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述尺寸和構(gòu)型選成雙焦點的。
22.權(quán)利要求18的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述尺寸和構(gòu)型選成能校正老視，并有一個無校正的大體上圓形的鏡片心中小區(qū)。
23.權(quán)利要求22的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心還包括一個具有一中心開口區(qū)和圓周直徑的不透明的圓環(huán)。
24.權(quán)利要求23的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述環(huán)是通過“角膜染色術(shù)”或在所述后表面上安置不透明物料而形成的。
25.權(quán)利要求23的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述中心開口區(qū)有一小于約1.5mm的直徑。
26.權(quán)利要求25的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述中心開口區(qū)有一在約0.5mm和約1.5mm之間的直徑。
27.權(quán)利要求25的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述中心開口區(qū)有一在約0.75mm和約1.25mm之間的直徑。
28.權(quán)利要求24的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述環(huán)包括一個滌綸網(wǎng)眼。
29.權(quán)利要求23的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述不透明圓環(huán)圓周直徑在3-5mm之間。
30.權(quán)利要求29的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述環(huán)的圓周直徑選成小于選定的受體眼睛在弱光下的瞳孔直徑。
31.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心還包含一種治療藥劑、免疫抑制劑或生長要素。
32.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心沒有受到冷凍、凍干或通過固定劑的化學(xué)處理。
33.權(quán)利要求11的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心包括在試管內(nèi)生長的角膜組織。
34.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述上皮細胞和角膜細胞包括人體角膜細胞。
35.權(quán)利要求34的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述上皮細胞和角膜細胞包括新生兒、胎兒或組織庫的角膜細胞。
36.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心有一厚度，而所述厚度小于300μm。
37.權(quán)利要求36的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心厚度在5-100μm之間。
38.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心包括被置換的角膜細胞。
39.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心包括覆蓋至少一部分所述前表面的被置換的上皮細胞。
40.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心具有周邊，還包括一個超越所述鏡片心周邊而延伸的上皮細胞層。
41.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心包括覆蓋至少一部分該前表面的被置換的上皮細胞，并且還包括一個支承該被置換的上皮細胞和鏡片心的載體。
42.權(quán)利要求41的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心具有周邊，還包括一直超越所述鏡片心周邊而延伸的上皮細胞層。
43.權(quán)利要求41的眼睛鏡片器件，其特征在于，該載體包括一種可以生物消融或可以生物降解的物料。
44.權(quán)利要求43的眼睛鏡片器件，其特征在于，該載體的尺寸和形狀適合于引用到眼睛上。
45.權(quán)利要求43的眼睛鏡片器件，其特征在于，該載體包括一種選自下列一組的物料膠原、明膠、淀粉、葡萄糖胺、葡聚糖、蛋白質(zhì)、碳水化合物、諸如聚交酯和聚乙交酯的聚酐、其混合物和共聚物等。
46.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心是環(huán)狀的，并在前表面和后表面之間有一孔。
47.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心包括在所述鏡片心中的被置換的角膜細胞。
48.權(quán)利要求1的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心包括覆蓋至少一部分所述前表面的被置換的上皮細胞。
49.權(quán)利要求48的眼睛鏡片器件，其特征在于，所述鏡片心包括覆蓋基本上全部所述前表面的被置換的上皮細胞。
50.一種用于校正具有帶一前表面的角膜的人體眼睛的視力的方法，包括以下步驟a)制備該角膜的前表面；以及b)將權(quán)利要求1-49中任何一項的眼睛鏡片器件引用到所述已制備的前表面上。
51.權(quán)利要求50的方法，其特征在于，所述制備步驟包括除去該前表面上存在的任何上皮細胞的相當部分。
52.權(quán)利要求50的方法，其特征在于，所述制備步驟包括從該前表面提起一個上皮層。
53.權(quán)利要求52的方法，其特征在于，所述升高步驟包括利用真空來從該前表面提起該上皮層。
54.權(quán)利要求52的方法，其特征在于，所述升高步驟包括對該上皮層涂敷乙醇來從該前表面提起該上皮層。
55.一種用于制備一個眼睛鏡片器件的方法，包括a)采集一個鏡片心，該鏡片心包括供體主角膜組織，并有一個大體上凸狀的前表面和一后表面；以及b)具有覆蓋至少一部分所述大體上凸狀的前表面的被置換的上皮；以及c)具有重新填充所述鏡片心的被置換的角膜細胞，包括下列步驟i)對所述鏡片心去活力；以及ii)對所述鏡片心重新賦予活力。
56.權(quán)利要求55的方法，其特征在于，還包括對所述后表面成形的步驟。
57.權(quán)利要求56的方法，其特征在于，所述成形步驟包括將一束燒蝕激光應(yīng)用于該后表面。
58.權(quán)利要求57的方法，其特征在于，所述成形步驟包括將一束受激受激準分子激光或其它合適的成形激光應(yīng)用于該后表面。
59.權(quán)利要求56的方法，其特征在于，所述成形步驟包括將一個水噴切割刀具應(yīng)用于所述后表面。
60.權(quán)利要求54的方法，其特征在于，所述成形步驟包括成形所述后表面，以校正選自由近視、無晶狀體畸形、老視和散光組成的一組中的至少一種。
61.權(quán)利要求55的方法，還包括采集所述鏡片心的步驟。
62.權(quán)利要求61的方法，其特征在于，所述鏡片心是從人體、兔、牛、豬或豚鼠的角膜組織中采集的。
63.權(quán)利要求55的方法，其特征在于，所述重新賦予活力的步驟包括置換從人體角膜組織培養(yǎng)的細胞。
64.權(quán)利要求63的方法，其特征在于，所述細胞是從新生兒組織、胎兒組織或組織庫組織培養(yǎng)的。
65.權(quán)利要求64的方法，還包括在所述成形步驟后對所述鏡片心進行消毒的步驟。
66.權(quán)利要求65的方法，其特征在于，所述消毒步驟包括使所述鏡片心與甘油接觸的步驟。
67.權(quán)利要求65的方法，其特征在于，所述消毒步驟包括使所述鏡片心與氧化乙烯氣體接觸的步驟。
68.權(quán)利要求55的方法，其特征在于，所述去活力步驟包括從所述前表面除去上皮和從所述鏡片心除去角膜細胞的步驟。
69.權(quán)利要求55的方法，其特征在于，所述重新賦予活力的步驟包括向至少一部分所述前表面添加上皮細胞和向所述鏡片心添加角膜細胞的步驟。
70.權(quán)利要求55的方法，其特征在于，所述重新賦予活力的步驟包括將所述鏡片心安置在一種聚合電解質(zhì)凝膠上的步驟。
71.權(quán)利要求55的方法，其特征在于，所述鏡片心的角膜組織基體沒有更換。
全文摘要
涉及一種由適合用作接觸鏡片或移植鏡片的供體角膜組織制成的鏡片、一種制備該鏡片的方法和一種將該鏡片安置在眼睛上的技術(shù)。該鏡片由通過除去天然的上皮和角膜細胞而去細胞的供體主角膜組織制成。這些細胞可以選擇地用人體的上皮和角膜細胞置換，以形成一個具有類似于人體角膜的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的鏡片。該眼睛鏡片可以用于校正諸如散光、近視、無晶狀體畸形和老視之類的狀態(tài)。
文檔編號G02C7/04GK1458849SQ01815828
公開日2003年11月26日 申請日期2001年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月18日
發(fā)明者愛德華·佩雷茲 申請人:愛德華·佩雷茲