本發(fā)明涉及一種高表面張力水凝膠玻璃體替代物及其輻射制備方法，特別是一種以天然聚多糖和超分子為基材進(jìn)行輻射交聯(lián)制備具有高表面張力水凝膠玻璃體替代物的方法。
背景技術(shù)：
視網(wǎng)膜脫離是嚴(yán)重的致盲性眼病之一。其發(fā)病原因在于視網(wǎng)膜和玻璃體的退行變性，房水及液化的玻璃體通過(guò)視網(wǎng)膜裂孔流到視網(wǎng)膜神經(jīng)上皮層和色素上皮層之間，導(dǎo)致視網(wǎng)膜隆起脫離。玻璃體手術(shù)的出現(xiàn)，各種玻璃體替代物的更新與臨床應(yīng)用，極大地推動(dòng)了視網(wǎng)膜脫離的治療，使很多類(lèi)型(如巨大裂孔、黃斑裂孔、合并玻璃體混濁、增生性玻璃體視網(wǎng)膜病變、脈絡(luò)膜脫離)的視網(wǎng)膜脫離從不治變?yōu)榭芍危炀攘藷o(wú)數(shù)失明的患者。通過(guò)玻璃體-視網(wǎng)膜顯微手術(shù)切除病變的玻璃體，剝離增殖膜，解除對(duì)視網(wǎng)膜的牽拉，再以玻璃體替代物填充玻璃體腔，頂壓封閉視網(wǎng)膜裂孔，支撐展平視網(wǎng)膜，使視網(wǎng)膜復(fù)位，達(dá)到挽救視功能和眼球的目的。玻璃體替代物在維持術(shù)后視網(wǎng)膜復(fù)位方面有著不可替代的作用。
玻璃體是一種透明的不可再生的凝膠體，其主要由99％的水與1％的無(wú)機(jī)鹽、膠原和透明質(zhì)酸等構(gòu)成，膠原纖維呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其上附著透明質(zhì)酸粘多糖,后者能與水分子結(jié)合，從而使玻璃體呈凝膠狀。玻璃體的主要生理功能是支撐視網(wǎng)膜、眼屈光、細(xì)胞屏障和營(yíng)養(yǎng)等。由于自然玻璃體的不可再生性，因此，當(dāng)發(fā)生玻璃體視網(wǎng)膜疾病時(shí)，如:外傷導(dǎo)致的視網(wǎng)膜脫離、外傷性增生性玻璃體視網(wǎng)膜病變(T-PVR)、增生性玻璃體視網(wǎng)膜病變(PVR)、增生性糖尿病視網(wǎng)膜病變(PDR)、嚴(yán)重眼內(nèi)炎等等，需行玻璃體切割手術(shù)治療，術(shù)中切除自然玻璃體后必須填充合適的人工玻璃體替代物，修復(fù)眼損傷，支撐視網(wǎng)膜，重建視功能，防止眼球萎縮。
目前臨床上所用的玻璃體替代物主要包括生理鹽水(平衡液)、氣體、硅油和全氟化碳液體(重水)等，均存在不足。其中水不能有效頂壓視網(wǎng)膜裂孔，因而不能用于視網(wǎng)膜脫離治療；氣體雖然可以封閉裂孔，但其膨脹可致高眼壓，且氣體本身對(duì)光線的不規(guī)則散射使得術(shù)后患者視力在一定時(shí)間內(nèi)(一個(gè)月左右)較差，造成患者的心理恐懼和擔(dān)憂(yōu)；全氟化碳液體具有視網(wǎng)膜毒性；硅油雖然既可頂壓裂孔(一般表面張力為40mN/m)，又可使患者術(shù)后有一個(gè)較清晰的視力，但它也存在著明顯的缺陷：1.硅油影響眼內(nèi)組織代謝，導(dǎo)致并發(fā)性白內(nèi)障，角膜變性；2.硅油乳化，可阻塞房角，導(dǎo)致繼發(fā)性青光眼；乳化的硅油滴還具有神經(jīng)毒性，導(dǎo)致視網(wǎng)膜視神經(jīng)變性；3.不能自行吸收或降解，需要再次手術(shù)取出。而且這些玻璃體替代物都不能作為藥物載體。因此，頗為亟待尋找一種具有良好生物相容性，無(wú)嚴(yán)重并發(fā)癥，并能長(zhǎng)期填充的人工玻璃體。
水凝膠是介于液體和固體之間的三維網(wǎng)絡(luò)或互穿網(wǎng)絡(luò)，是一種能顯著地溶脹于水，但在水中并不能溶解的親水聚合物凝膠，水凝膠雖然含有大量水分，卻能像固體一樣顯示出一定的形狀，也可以形成具有一定流變性的凝聚態(tài)。因具有良好的生物相容性、光學(xué)性能、減震性，能模擬自然玻璃體的特性，而被譽(yù)為是人工玻璃體最好的候選者。
目前，水凝膠玻璃體成分、形態(tài)和制備方法都過(guò)于單一，特別是制備方法還是局限在傳統(tǒng)的冷凍和化學(xué)交聯(lián)等方法。為克服化學(xué)法帶來(lái)的不足，輻射合成高表面張力水凝膠玻璃體替代物的方法應(yīng)運(yùn)而生。輻射法相對(duì)于化學(xué)法實(shí)現(xiàn)了有效的補(bǔ)充和完善，具體表現(xiàn)為：①反應(yīng)過(guò)程不需要添加任何對(duì)人體有毒的物質(zhì)，流變性好，透光率高，產(chǎn)品均一性強(qiáng)；②反應(yīng)條件溫和，在室溫下即可進(jìn)行，操作簡(jiǎn)便，反應(yīng)周期短；③通過(guò)控制組分配比和輻照條件可以準(zhǔn)確調(diào)控水凝膠的表面張力和相關(guān)力學(xué)性能，能及時(shí)針對(duì)玻璃體替代物的應(yīng)用要求做出調(diào)整；④凝膠制備、塑形和滅菌等過(guò)程可同步完成。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高表面張力水凝膠玻璃體替代物及其輻射制備方法，制備出有效提高表面張力和延長(zhǎng)代謝時(shí)間并能頂壓不規(guī)則的表面，有效封閉視網(wǎng)膜裂孔而不易進(jìn)入視網(wǎng)膜下的的水凝膠玻璃體替代物，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：通過(guò)電離輻射下對(duì)天然聚多糖和超分子基材進(jìn)行輻射交聯(lián)反應(yīng)，以提高水凝膠玻璃體替代物的表面張力和代謝時(shí)間為主要目的，針對(duì)玻璃體替代物的臨床要求來(lái)調(diào)整水凝膠玻璃體替代物的流變性、粘彈性、溶脹度、微觀結(jié)構(gòu)、機(jī)械強(qiáng)度以及生物相容性和光學(xué)等性能，從而制備滿(mǎn)足視網(wǎng)膜脫離疾病的治療的高表面張力水凝膠玻璃體替代物材料。所述的一種高表面張力水凝膠玻璃體替代物材料合成方法，包括以下步驟：
①將制備水凝膠玻璃體替代物的材料天然聚多糖(0.5％～10％)、超分子(0.01％～1％)、輻照敏化劑(0.5％～2.0％)、pH調(diào)節(jié)劑(0.1％～2.0％)分散于溶劑中，超聲攪拌制成均勻分散體系后，通入N2約為0.5～1h，之后負(fù)壓下靜置除泡；
②將步驟①所得分散體系灌注到PE袋并真空包裝，快速循環(huán)冷凍-解凍3～5次，置于4℃冷凍柜中保存?zhèn)溆谩?/p>
③將步驟②所得樣品并置于伽馬射線或電子射線產(chǎn)生的電離射線下進(jìn)行輻射交聯(lián)反應(yīng)，選擇的電子束能量為1～5MeV，輻射劑量為4～40kGy，劑量率為4～20kGy/pass，最后所得的產(chǎn)物即為水凝膠玻璃體替代物。
優(yōu)選地，所述的天然聚多糖為殼聚糖及其衍生物、纖維素及其衍生物、海藻酸鈉等中的一種或幾種。一種或幾種天然聚多糖在輻照的過(guò)程中，可以發(fā)生自交聯(lián)或彼此相互交聯(lián)，保證了水凝膠具有一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也具有一定的流變性、粘彈性、透光性等特性，保證水凝膠玻璃體替代物有效應(yīng)用于視網(wǎng)膜脫離的后期治療的基本物化性能。
優(yōu)選地，所述的超分子為環(huán)糊精、冠醚、杯芳烴、索烴等中的一種或幾種。一種或幾種超分子在輻照的過(guò)程中，可以與天然聚多糖相互交聯(lián)，互為貫穿，保證了水凝膠玻璃體替代物具有較高表面張力，獨(dú)特的粘彈行為，良好的熱穩(wěn)定性等特性，有效提高水凝膠玻璃體替代物的表面張力和代謝時(shí)間。
優(yōu)選地，所述的輻照敏化劑為膠原蛋白、透明質(zhì)酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸鈉等中的一種或幾種。輻照敏化劑的引入，縮短了輻照交聯(lián)所需的時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，確保了水凝膠玻璃體替代物具有適當(dāng)?shù)牧黧w力學(xué)性能和穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也保證了水凝膠玻璃體替代物的生物相容性和整體性能的均一性。
優(yōu)選地，所述的pH調(diào)節(jié)劑為磷酸氫二鈉、磷酸一氫鈉、碳酸氫鈉、己二酸、乙酸、Tris-HCl、亞氨基二乙酸、三乙醇胺中的一種或幾種。pH調(diào)節(jié)劑的引入，可以調(diào)節(jié)高分子混合體系的分散性，確保高分子自身不纏結(jié)，有利于后期輻射交聯(lián)的順利進(jìn)行。
將天然聚多糖和超分子為基材所制備的水凝膠玻璃體替代物，既實(shí)現(xiàn)了玻璃體載藥功能和緩慢降解與吸收，也實(shí)現(xiàn)了表面張力和代謝時(shí)間的提高，也完成了頂壓不規(guī)則的表面，有效封閉視網(wǎng)膜裂孔而不易進(jìn)入視網(wǎng)膜下，滿(mǎn)足支撐展平視網(wǎng)膜，使視網(wǎng)膜復(fù)位，達(dá)到挽救視功能和眼球的目的。該高表面張力水凝膠玻璃體替代物材料具有良好的生物相容性、光學(xué)性能、減震性、自行緩慢降解與吸收、較長(zhǎng)的代謝時(shí)間、無(wú)損、無(wú)毒等特點(diǎn)，尤其適用于視網(wǎng)膜脫離的治療和維持術(shù)后視網(wǎng)膜復(fù)位等技術(shù)領(lǐng)域。
本發(fā)明的有益效果是：
1、輻照技術(shù)無(wú)毒、反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)過(guò)程不添加交聯(lián)劑、引發(fā)劑以及任何對(duì)人體有毒的物質(zhì)，可有效避免二次污染。
2、輻射交聯(lián)所制備的無(wú)色透明水凝膠玻璃體替代物具有良好的透光性、粘彈性、均一性、生物相容性、無(wú)毒性、無(wú)抗原性和安全性。
3、無(wú)乳化和分散現(xiàn)象，具有較高的表面張力，能頂壓不規(guī)則的表面，有效封閉視網(wǎng)膜裂孔而不易進(jìn)入視網(wǎng)膜下。
4、在眼內(nèi)代謝時(shí)間較長(zhǎng)，能自行降解或吸收。
5、水凝膠玻璃體的輻射制備、塑形及滅菌等可同步完成，大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，節(jié)約成本，綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著。
6、用本發(fā)明方法制備的水凝膠玻璃體替代物具有快速、簡(jiǎn)單、高效、無(wú)損、無(wú)毒等特點(diǎn)，尤其適用于視網(wǎng)膜玻璃體疾病的治療等技術(shù)領(lǐng)域。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例，僅為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。
實(shí)施例1：將0.035g膠原蛋白投入到50℃的6mL去離子水中，攪拌速率為150r/min，加熱攪拌時(shí)間2h，完全溶解后，冷卻至20℃，分別加入0.035g羧甲基纖維素、0.008g環(huán)糊精、0.011g磷酸氫二鈉，攪拌1h，超聲攪拌制成均勻分散體系后，通入N2 0.5h，之后負(fù)壓下靜置除泡2h，所得分散體系灌注到PE袋并真空包裝，快速循環(huán)冷凍-解凍3～5次后，用電子束加速器輻照，選用輻照劑量為4kGy，劑量率為4kGy/pass的條件進(jìn)行輻照，即可制備水凝膠玻璃體替代物，利用JYW-200B全自動(dòng)表界面張力儀測(cè)定其表面張力為60.3mN/m，所得的產(chǎn)物放置4℃冷凍柜中保存?zhèn)溆茫梢杂行?yīng)用于視網(wǎng)膜玻璃體疾病的治療。
實(shí)施例2：將0.070g透明質(zhì)酸投入到50℃的6mL去離子水中，攪拌速率為150r/min，加熱攪拌時(shí)間2h，完全溶解后，冷卻至20℃，分別加入0.140g羧甲基殼聚糖、0.016g冠醚、0.022g乙酸，攪拌1h，超聲攪拌制成均勻分散體系后，通入N2 0.5h，之后負(fù)壓下靜置除泡2h，所得分散體系灌注到PE袋并真空包裝，快速循環(huán)冷凍-解凍3～5次后，用電子束加速器輻照，選用輻照劑量為20kGy，劑量率為5kGy/pass的條件進(jìn)行輻照，即可制備水凝膠玻璃體替代物，利用JYW-200B全自動(dòng)表界面張力儀測(cè)定其表面張力為70.6mN/m，所得的產(chǎn)物放置4℃冷凍柜中保存?zhèn)溆?，可以有效?yīng)用于視網(wǎng)膜玻璃體疾病的治療。
實(shí)施例3：將0.070g聚乙烯吡咯烷酮投入到50℃的6mL去離子水中，攪拌速率為150r/min，加熱攪拌時(shí)間2h，完全溶解后，冷卻至20℃，分別加入0.560g海藻酸鈉、0.032g杯芳烴、0.044g碳酸氫鈉，攪拌1h，超聲攪拌制成均勻分散體系后，通入N2 0.5h，之后負(fù)壓下靜置除泡2h，所得分散體系灌注到PE袋并真空包裝，快速循環(huán)冷凍-解凍3～5次后，用電子束加速器輻照，選用輻照劑量為30kGy，劑量率為10kGy/pass的條件進(jìn)行輻照，即可制備水凝膠玻璃體替代物，利用JYW-200B全自動(dòng)表界面張力儀測(cè)定其表面張力為78.5mN/m，所得的產(chǎn)物放置4℃冷凍柜中保存?zhèn)溆?，可以有效?yīng)用于視網(wǎng)膜玻璃體疾病的治療。
實(shí)施例4：將0.070g聚丙烯酸鈉投入到50℃的6mL去離子水中，攪拌速率為150r/min，加熱攪拌時(shí)間2h，完全溶解后，冷卻至20℃，分別加入0.560g羧甲基殼聚糖、0.032g索烴、0.044g亞氨基二乙酸，攪拌1h，超聲攪拌制成均勻分散體系后，通入N2 0.5h，之后負(fù)壓下靜置除泡2h，所得分散體系灌注到PE袋并真空包裝，快速循環(huán)冷凍-解凍3～5次后，用電子束加速器輻照，選用輻照劑量為30kGy，劑量率為30kGy/pass的條件進(jìn)行輻照，即可制備水凝膠玻璃體替代物，利用JYW-200B全自動(dòng)表界面張力儀測(cè)定其表面張力為86.8mN/m，所得的產(chǎn)物放置4℃冷凍柜中保存?zhèn)溆?，可以有效?yīng)用于視網(wǎng)膜玻璃體疾病的治療。
實(shí)施例5：將0.145g透明質(zhì)酸投入到50℃的6mL去離子水中，攪拌速率為150r/min，加熱攪拌時(shí)間2h，完全溶解后，冷卻至20℃，分別加入0.725g羧甲基殼聚糖、0.078g索烴、0.142g亞氨基二乙酸，攪拌1h，超聲攪拌制成均勻分散體系后，通入N2 0.5h，之后負(fù)壓下靜置除泡2h，所得分散體系灌注到PE袋并真空包裝，快速循環(huán)冷凍-解凍3～5次后，用電子束加速器輻照，選用輻照劑量為40kGy，劑量率為20kGy/pass的條件進(jìn)行輻照，即可制備水凝膠玻璃體替代物，利用JYW-200B全自動(dòng)表界面張力儀測(cè)定其表面張力為75.4mN/m，所得的產(chǎn)物放置4℃冷凍柜中保存?zhèn)溆茫梢杂行?yīng)用于視網(wǎng)膜玻璃體疾病的治療。
最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說(shuō)明書(shū)參照上述的各個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。