專利名稱：人工晶狀體表面仿生自組裝多層膜的修飾工藝以及帶有表面仿生自組裝多層膜的人工晶狀體的制作方法
技術領域：
本發明屬醫用植入材料及器械表面修飾領域，具體是人工晶狀體表面仿生自組裝多層膜的修飾工藝以及帶有表面仿生自組裝多層膜的人工晶狀體。
背景技術：
白內障一種致盲眼病。目前，白內障的手術治療主要采用超聲乳化聯合人工晶狀體植入術。然而作為目前廣泛使用的聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羥乙酯水凝膠和硅橡膠等材料所制備的人工晶狀體在植入后普遍存在異物反應。人工晶狀體植入后晶狀體囊膜再次混濁，亦稱后發性白內障，是人工晶狀體植入術后嚴重影響患者視力恢復的主要并發癥。一般成人白內障術后I年后發性白內障的發生率為11.8%，而植入5年后后發性白內障的發生率高達28.4%，而兒童在白內障術后的后發性白內障的發生率更高。因此，開發具有高生物相容性的人工晶狀體迫在眉睫。現有研究認為:超聲乳 化手術過程中對晶狀體表層晶狀體上皮細胞的破壞刺激及不完全去除，使其在術后人工晶狀體材料表面粘附增生是導致晶狀體囊膜再次渾濁的主要原因。為降低植入后后發性白內障的發生率，目前主要通過藥物方法阻斷晶狀體上皮細胞的增殖，并已有將藥物負載于人工晶狀體表面的專利。如:中國專利CN101053680A “防止后發障形成的具抗增殖藥涂層的人工晶體”，中國專利CN101036804A“納米氟尿嘧啶涂層人工晶體及其制備方法”，中國專利CN200973766Y“防止后發性白內障的人工晶狀體”，中國專利CN2531755Y “緩釋劑攜帶型人工晶體”及中國專利CN200810061511 “表面抗轉化生長因子β 2抗體膜的人工晶狀體”等均是在人工晶狀體表面或赤道部外側或袢等部位負載抗增殖類化學藥物或抗體藥物來達到抑制晶狀體上皮細胞增殖的目的。上述藥物負載型人工晶狀體雖然能夠較良好地抑制晶狀體上皮細胞的增殖，但是同樣也存在一些問題:所負載的化學藥物在抑制晶狀體上皮細胞增殖的同時，也不可避免地對角膜內皮細胞、虹膜、睫狀體上皮細胞、視網膜神經細胞等晶狀體周圍的其他細胞產生毒副作用；負載抗體類藥物雖然降低了對非靶向細胞的毒副作用，但是抗體藥物價格昂貴，且容易在制備、消毒、保存及運輸過程中失活，影響了其實際應用價值。

發明內容
本發明的第一個目的是為了克服現有技術存在的缺點和不足，而提供一種制造方法簡單，價格低廉、消毒保存方便的，同時能有效抑制晶狀體上皮細胞粘附增殖，并具有高生物相容性的人工晶狀體表面仿生自組裝多層膜的修飾工藝。本發明的另一個目的是提供一種通過上述工藝制備的帶有表面仿生自組裝多層膜的人工晶狀體。為實現本發明的第一個目的，本發明的技術方案是包括以下工序:
(I)取干凈的人工晶狀體，并通過表面處理使其表面帶上正/負電荷；(2)將步驟(I)處理后的人工晶狀體浸沒到第一生物大分子聚電解質溶液，并靜置吸附，然后取出，并用生理緩沖溶液清洗，該第一生物大分子聚電解質溶液與步驟(I)處理后的人工晶狀體表面所帶電荷的極性相反；該第一生物大分子聚電解質溶液中的生物大分子根據上述極性要求為帶負電荷的生物大分子或帶正電荷生物大分子，所述帶負電荷的生物大分子為肝素、海藻酸鈉、硫酸軟骨素、透明質酸、聚谷氨酸和聚天冬氨酸中的一種或兩種組合，所述帶正電荷生物大分子為膠原蛋白、白蛋白、殼聚糖和聚賴氨酸中的一種或兩種組合；
(3)將步驟(2)處理后的人工晶狀體浸沒到第二生物大分子聚電解質溶液，并靜置吸附，然后取出，并用生理緩沖溶液清洗，該第二生物大分子聚電解質溶液與步驟(I)處理后的人工晶狀體表面所帶電荷的極性相同；該第二生物大分子聚電解質溶液中的生物大分子根據上述極性要求選自下面兩組之一，其中，第一組為帶有負電荷的肝素、海藻酸鈉、硫酸軟骨素、透明質酸、聚谷氨酸、聚天冬氨酸；第二組為帶正電荷的膠原蛋白、白蛋白、殼聚糖、聚賴氨酸；
(4)多次重復循環步驟(2)和步驟(3)，在人工晶狀體的表面修飾上仿生自組裝多層膜。進一步設置是所述的步驟(I)采用硅烷偶聯劑進行表面處理，使人工晶狀體表面帶上正電荷。進一步設置是所述的硅烷偶聯劑為3-氨基丙基三乙氧基硅烷，其商品名為KH550。進一步設置是所述第一生物大分子聚電解質溶液和第二生物大分子聚電解質溶液的濃度為0.05-5 mg/mL。進一步設置是所 述步驟(2)和步驟(3)的靜靜置吸附的時間為1-60 min。 進一步設置是所述生理緩沖溶液為磷酸鹽緩沖液或平衡鹽溶液。進一步設置是所述步驟(4)的循環次數為2-50次。進一步設置是所述人工晶狀體為硬性人工晶狀體或軟性可折疊人工晶狀體，該硬性人工晶狀體的制備材料為聚甲基丙烯酸甲酯，該軟性可折疊人工晶狀體的制備材料為硅橡膠和聚甲基丙烯酸羥乙酯水凝膠。為實現本發明的第二個目的，本發明的技術方案是包括有人工晶狀體，該人工晶狀體的表面從內到位通過靜電交替吸附有第一生物大分子膜層和第二生物大分子膜層，該第一生物大分子膜層中的生物大分子為:肝素、海藻酸鈉、硫酸軟骨素、透明質酸、聚谷氨酸、聚天冬氨酸，該第二生物大分子膜層中的生物大分子為:膠原蛋白、白蛋白、殼聚糖、聚賴氨酸。實現本發明的第二個目的，其技術方案還可以是包括有人工晶狀體，該人工晶狀體的表面從內到位通過靜電交替吸附有第一生物大分子膜層和第二生物大分子膜層，該第一生物大分子膜層中的生物大分子為:膠原蛋白、白蛋白、殼聚糖、聚賴氨酸，該第二生物大分子膜層中的生物大分子為:肝素、海藻酸鈉、硫酸軟骨素、透明質酸、聚谷氨酸、聚天冬氨酸。本發明得到的有益效果是:1)本發明通過在人工晶狀體表面構建仿晶狀體囊膜組成和結構的生物大分子多層膜修飾層，達到阻抗晶狀體上皮細胞粘附增殖的效果，從而可降低后發性白內障的發生率，得到高生物相容性人工晶狀體。2)本發明所采用的組裝組分為在晶狀體囊膜基質中存在的透明質酸、肝素、膠原、硫酸軟骨素等天然生物大分子，具有極好的組織和細胞相容性和極低的免疫原性。3)本發明通過仿生手段獲得人工晶狀體表面修飾層，避免了藥物涂層人工晶狀體應用中存在的對非靶向細胞的毒副作用。4)本發明采用層層靜電自組裝的方法構建生物大分子聚電解質多層膜仿生修飾層，制造工藝簡單，成本低廉，可使用于各種復雜體型結構的三維植入器械表面。制造過程是在室溫常壓水溶液環境中進行，所制造的仿生多層膜修飾人工晶狀體便于消毒、包裝及運輸，是一種成本低廉、便捷可行的人工晶狀體工業化生產產品。本發明通過在人工晶狀體表面構建仿晶狀體囊膜組成和結構的生物大分子多層膜修飾層，達到阻抗晶狀體上皮細胞粘附增殖的效果的理論依據是:利用生物大分子層層靜電組裝所獲得的聚電解質多層膜具有類似水凝膠的物理結構。生物大分子中的肝素、海藻酸鈉、硫酸軟骨素、透明質酸或殼聚糖等聚多糖，及聚天冬氨酸、聚谷氨酸或聚賴氨酸等聚肽具有較高的含水量，結合層層靜電組裝方法能保持生物大分子的活性等特點，生物大分子層層靜電組裝多層膜可呈現較高的含水量，并呈現類似水凝膠的溶脹結構，因此可有效阻抗細胞在其表面的粘附增殖。下面結合說明書附圖和具體實施方式
對本發明做進一步介紹。


圖1為層層靜電自組裝方法在人工晶狀體表面構建生物大分子仿生修飾層的過程不意 圖2為經過熒光素染色的仿生自組裝多層膜修飾的人工晶狀體的熒光照片(左圖)和未經表面修飾的人工晶狀體的光學照片(右圖)。圖中顯示整個人工晶狀體，包括袢絲表面，都有仿生多層膜存在。熒光照片中的熒光周圍亮中間暗，是由于人工晶狀體的三維立體結構導致不在同一個焦平面所致； 圖3為經過仿生自組裝(透明質酸/殼聚糖)n多層膜修飾前后的人工晶狀體表面晶狀體上皮細胞培養4小時(左列)的細胞粘附結果和培養7天(右列)的細胞增殖結果。(透明質酸/殼聚糖)n多層膜中的η代表η個組裝循環，即η個雙層的(透明質酸/殼聚糖)，圖中以(HA/CHI)n 表示。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明進行具體的描述，只用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限定，該領域的技術工程師可根據上述發明的內容對本發明作出一些非本質的改進和調整。 實施例1:人工晶狀體材料表面正電荷性活化
選擇硬性和軟性人工晶狀體，其材料為聚甲基丙烯酸甲酯，聚二甲基硅氧烷PDMS硅橡膠和聚甲基丙烯酸羥乙酯水凝膠。浸沒到1X10—5 mol/L的3-氨基丙基三乙氧基硅烷乙醇水混合溶液中，水解2小時，人工晶狀體材料表面帶上正電荷性質的氨基，乙醇水混合溶液清洗，氮氣吹干備用。 實施例2:人工晶狀體材料表面負電荷性活化選擇硬性和軟性人工晶狀體，其材料為聚甲基丙烯酸甲酯，聚二甲基硅氧烷PDMS硅橡膠和聚甲基丙烯酸羥乙酯水凝膠。通過加熱揮發冰乙酸為氣源，在等離子體發生器上對人工晶狀體進行表面等離子體處理。首先以流速為20SCCm，腔內壓為0.3Torr，功率為100w，通入Ar氣清洗腔體lOmin。再將人工晶狀體放入等離子體發生儀腔體，使用乙酸氣體等離子體活化人工晶狀體。條件為:氣體流速20SCCm，腔內壓0.3Torr,處理功率100w，處理時間 60s。實施例3:表面仿生自組裝(透明質酸/殼聚糖)多層膜修飾人工晶狀體制備 取表面活化后的人工晶狀體，其材料可為聚甲基丙烯酸甲酯，聚二甲基硅氧烷PDMS硅
橡膠和聚甲基丙烯酸羥乙酯水凝膠中的一種。本實施例取軟性聚二甲基硅氧烷PDMS硅橡膠人工晶狀體，經實施例1方案表面活化后，浸沒到lmg/mL帶負電荷的生物大分子透明質酸溶液中，靜置靜電吸附lOmin，取出并用磷酸鹽緩沖溶液清洗；再將吸附了透明質酸的人工晶狀體浸沒到2mg/mL帶正電荷的生物大分子殼聚糖溶液中，靜置靜電吸附lOmin，取出并用磷酸鹽緩沖溶液清洗；依次交替組裝(透明質酸/殼聚糖)I到9個循環，獲得表面(透明質酸/殼聚糖)多層膜修飾的人工晶狀體，備用。實施例4:表面仿生自組裝(肝素/膠原蛋白)多層膜修飾人工晶狀體制備 取表面活化后的人工晶狀體，其材料可為聚甲基丙烯酸甲酯，聚二甲基硅氧烷PDMS硅
橡膠和聚甲基丙烯酸羥乙酯水凝膠中的一種。本實施例取硬性聚甲基丙烯酸甲酯人工晶狀體，經實施例1方案表面活化后，浸沒到0.lmg/mL帶負電荷的生物大分子肝素溶液中，靜置靜電吸附60min，取出并用磷酸鹽緩沖溶液清洗；再將吸附了肝素的人工晶狀體浸沒到
0.lmg/mL帶正電荷的生物大分子膠原蛋白溶液中，靜置靜電吸附60min，取出并用磷酸鹽緩沖溶液清洗；依次交替組裝(肝素/膠原蛋白)10-20個循環，獲得表面(肝素/膠原蛋白)多層膜修飾的人工晶狀體，備用。實施例5:表面仿生自組裝(聚谷氨酸/聚賴氨酸)多層膜修飾人工晶狀體制備 取表面活化后的人工晶狀體，其材料可為聚甲基丙烯酸甲酯，聚硅氧烷PDMS硅橡膠和
聚甲基丙烯酸羥乙酯水凝膠中的一種。本實施例取軟性聚甲基丙烯酸羥乙酯水凝膠人工晶狀體，經實施例1方案表面活化后，浸沒到5mg/mL帶負電荷的生物大分子聚谷氨酸溶液中，靜置靜電吸附30min，取出并用平衡鹽緩沖溶液清洗；再將吸附了聚谷氨酸的人工晶狀體浸沒到5mg/mL帶正電荷的生物大分子聚賴氨酸溶液中，靜置靜電吸附30min，取出并用平衡鹽緩沖溶液清洗；依次交替組裝(聚谷氨酸/聚賴氨酸)10-20個循環，獲得表面(聚谷氨酸/聚賴氨酸)多層膜修飾的人工晶狀體，備用。實施例6:表面仿生自組裝((肝素-海藻酸鈉)/聚賴氨酸)多層膜修飾人工晶狀體制備
取表面活化后的人工晶狀體，其材料可為聚甲基丙烯酸甲酯，聚硅氧烷PDMS硅橡膠和聚甲基丙烯酸羥乙酯水凝膠中的一種。本實施例取聚硅氧烷PDMS硅橡膠人工晶狀體，經實施例2方案表面活化后，浸沒到3mg/mL帶正電荷的生物大分子聚賴氨酸溶液中，靜置靜電吸附20min，取出并用磷酸鹽緩沖溶液清洗；再將吸附了聚賴氨酸的人工晶狀體浸沒到3mg/mL帶負電荷的生物大分子肝素-海藻酸鈉混合溶液中(肝素:海藻酸鈉為1:1 )，靜置靜電吸附30min，取出并用磷酸鹽緩沖溶液清洗；依次交替組裝((肝素-海藻酸鈉)/聚賴氨酸)20-30個循環，獲得表面((肝素-海藻酸鈉)/聚賴氨酸)多層膜修飾的人工晶狀體，備用。試驗例7:表面仿生自組裝多層膜修飾人工晶狀體表面晶狀體上皮細胞培養 取表面仿生自組裝多層膜修飾人工晶狀體，其材料可為聚甲基丙烯酸甲酯，聚二甲基
硅氧烷PDMS硅橡膠和聚甲基丙烯酸羥乙酯水凝膠中的一種；其材料表面仿生自組裝多層膜修飾層可為(透明質酸/殼聚糖)、(肝素/膠原蛋白)、(硫酸軟骨素/膠原蛋白)、(肝素/白蛋白)(聚谷氨酸/聚賴氨酸)和(聚天冬氨酸/聚賴氨酸)的一種。本實施例取實施例2所構建的(透明質酸/殼聚糖)多層膜修飾的軟性聚硅氧烷PDMS硅橡膠人工晶狀體(記為(HA/CHI)n, η代表所組裝的透明質酸/殼聚糖的雙層數)。將(HAziCHI)1^P未經修飾仿生多層膜修飾的PDMS進行晶狀體上皮細胞培養評價。細胞初始種植密度為7000個細胞每/孔，分別培養4小時，I天，3天，7天。在設定的時間點進行細胞活力測試，并經熒光染色拍攝熒光照片，檢測細胞在仿生多層膜修飾前后的人工晶狀體上的粘附與增殖情況。通過層層靜電自組裝方法在人工晶狀體材料表面上構建仿生修飾層，過程如圖1所示。可以看出，該表面修飾方法是簡單便捷的，且過程是在水溶液環境中進行，綠色環保。對所制備的仿生多層膜修飾的人工晶狀體進行熒光染料染色并拍照(如圖2)，發現在人工晶狀體表面形成了一層均勻的修 飾層。且圖3所示的晶狀體上皮細胞培養評價結果顯示，經仿生多層膜修飾的人工晶狀體在一定層數(3雙層)以后，能夠明顯的抑制晶狀體上皮細胞的粘附和增殖。該表面修飾方法通過對晶狀體囊膜組成和結構的模擬，在晶狀體表面修飾一層仿晶狀體囊膜組成結構的仿生修飾層，獲得抑制晶狀體上皮細胞粘附增殖的功能。從而避免了以往晶狀體表面抗后發性白內障修飾涂層中抗增殖藥物等的應用，從而避免了對其他正常組織和細胞的副作用，具有極高的生物相容性。
權利要求
1.一種人工晶狀體表面仿生自組裝多層膜的修飾工藝，其特征在于包括以下工序: (1)取干凈的人工晶狀體，并通過表面處理使其表面帶上正/負電荷； (2)將步驟(I)處理后的人工晶狀體浸沒到第一生物大分子聚電解質溶液，并靜置吸附，然后取出，并用生理緩沖溶液清洗，該第一生物大分子聚電解質溶液與步驟(I)處理后的人工晶狀體表面所帶電荷的極性相反；該第一生物大分子聚電解質溶液中的生物大分子根據上述極性要求為帶負電荷的生物大分子或帶正電荷生物大分子，所述帶負電荷的生物大分子為肝素、海藻酸鈉、硫酸軟骨素、透明質酸、聚谷氨酸和聚天冬氨酸中的一種或兩種組合，所述帶正電荷生物大分子為膠原蛋白、白蛋白、殼聚糖和聚賴氨酸中的一種或兩種組合； (3)將步驟(2)處理后的人工晶狀體浸沒到第二生物大分子聚電解質溶液，并靜置吸附，然后取出，并用生理緩沖溶液清洗，該第二生物大分子聚電解質溶液與步驟(I)處理后的人工晶狀體表面所帶電荷的極性相同；該第二生物大分子聚電解質溶液中的生物大分子根據上述極性要求選自下面兩組之一，其中，第一組為帶有負電荷的肝素、海藻酸鈉、硫酸軟骨素、透明質酸、聚谷氨酸、聚天冬氨酸；第二組為帶正電荷的膠原蛋白、白蛋白、殼聚糖、聚賴氨酸； (4)多次重復循環步驟(2)和步驟(3)，在人工晶狀體的表面修飾上仿生自組裝多層膜。
2.根據權利要求1所述的一種人工晶狀體表面仿生自組裝多層膜的修飾工藝，其特征在于:所述的步驟(I)采用硅烷偶聯劑進行表面處理，使人工晶狀體表面帶上正電荷。
3.根據權利要求1所述的一種人工晶狀體表面仿生自組裝多層膜的修飾工藝，其特征在于:所述的硅烷偶聯劑為3-氨基丙基三乙氧基硅烷，其商品名為KH550。
4.根據權利要求1 所述的一種人工晶狀體表面仿生自組裝多層膜的修飾工藝，其特征在于:所述第一生物大分子聚電解質溶液和第二生物大分子聚電解質溶液的濃度為0.05-5mg/mL0
5.根據權利要求1所述的一種人工晶狀體表面仿生自組裝多層膜的修飾工藝，其特征在于:所述步驟(2)和步驟(3)的靜靜置吸附的時間為1-60 min。
6.根據權利要求1所述的一種人工晶狀體表面仿生自組裝多層膜的修飾工藝，其特征在于:所述生理緩沖溶液為磷酸鹽緩沖液或平衡鹽溶液。
7.根據權利要求1所述的一種人工晶狀體表面仿生自組裝多層膜的修飾工藝，其特征在于:所述步驟(4)的循環次數為2-50次。
8.根據權利要求1所述的一種人工晶狀體表面仿生自組裝多層膜的修飾工藝，其特征在于:所述人工晶狀體為硬性人工晶狀體或軟性可折疊人工晶狀體，該硬性人工晶狀體的制備材料為聚甲基丙烯酸甲酯，該軟性可折疊人工晶狀體的制備材料為硅橡膠和聚甲基丙烯酸羥乙酯水凝膠。
9.一種帶有表面仿生自組裝多層膜的人工晶狀體，包括有人工晶狀體，其特征在于:該人工晶狀體的表面從內到外通過靜電交替吸附有多層第一生物大分子膜層和第二生物大分子膜層，該第一生物大分子膜層中的生物大分子為:肝素、海藻酸鈉、硫酸軟骨素、透明質酸、聚谷氨酸和聚天冬氨酸中一種或兩種組合，該第二生物大分子膜層中的生物大分子為:13父原蛋白、白蛋白、殼聚糖和聚賴氣Ife中一種或兩種組合。
10.一種帶有表面仿生自組裝多層膜的人工晶狀體，包括有人工晶狀體，其特征在于:該人工晶狀體的表面從內到外通過靜電交替吸附有多層第一生物大分子膜層和第二生物大分子膜層，該第一生物大分子膜層中的生物大分子為:膠原蛋白、白蛋白、殼聚糖和聚賴氨酸中一種或兩種組合，該第二生物大分子膜層中的生物大分子為:肝素、海藻酸鈉、硫酸軟骨素、透明質酸、 聚谷氨酸和聚天冬氨酸中一種或兩種組合。
全文摘要
本發明涉及人工晶狀體表面仿生自組裝多層膜的修飾工藝以及帶有表面仿生自組裝多層膜的人工晶狀體。本發明包括以下步驟將清洗干凈的人工晶狀體通過表面預處理帶上正電荷后，浸沒到帶負電荷的生物大分子聚電解質溶液中，靜置靜電吸附一段時間，取出并清洗；隨后再浸沒到帶正電荷的生物大分子聚電解質溶液中，靜置靜電吸附一段時間，取出并清洗；重復上述交替靜電組裝過程若干次，最后室溫干燥，即獲得表面仿生自組裝多層膜修飾的人工晶狀體。本發明的優點是通過簡單便捷的仿生方法獲得人工晶狀體表面仿晶狀體囊膜組成和結構的仿生修飾層，在達到阻抗晶狀體上皮細胞粘附增殖，避免了以往藥物涂層人工晶狀體應用中存在的對非靶向細胞的毒副作用，得到高生物相容性人工晶狀體。
文檔編號C08J7/04GK103146010SQ20131002279
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月21日 優先權日2013年1月21日
發明者林全愧, 黃小潔, 南開輝, 張斌俊, 陳浩 申請人:溫州醫學院