一种光热调控的无氧型巩膜交联纳米复合材料及其制备方法与应用技术

一种光热调控的无氧型巩膜交联纳米复合材料及其制备方法与应用，针对巩膜胶原交联技术抑制近视发展所存在的缺乏无氧型交联剂的技术瓶颈，开发一种不依赖于氧的、光热调控的纳米复合交联剂PHIONs

【技术实现步骤摘要】
一种光热调控的无氧型巩膜交联纳米复合材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及生物医药
，具体涉及一种光热调控的无氧型巩膜交联纳米复合材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]高度近视已被列为致盲的重要原因，会引发视网膜脱落、黄斑病变、青光眼、白内障等严重的致盲性疾病。引起近视的原因，至今尚未明确，但归结起来不外于遗传和环境两大因素。研究发现，当近距离用眼时，大脑会感应到远视立焦信息，从而调控多巴胺，减少脉络膜血供，导致巩膜缺氧、薄变，进而在眼压作用下，顶长眼轴。这表明，近视的进展，是跟巩膜的薄变与力学性能降低紧密相关的。通过巩膜交联术提高巩膜的力学性能以防治近视的进展，即对巩膜胶原进行交联，使胶原分子内部和胶原分子之间形成新的连接，是治疗近视的新方法。
[0003]当前开发的巩膜交联术主要包括化学交联法和物理交联法。化学交联法使用化学交联剂（如如戊二醛、京尼平和甘油醛等）对胶原进行交联，但是交联效果不稳定，容易产生外源性交联等毒副作用，且无法通过调控反应时间来控制交联度。物理交联法主要采用紫外光/蓝光等特定波长光线照射，激发核黄素产生活性氧，催化巩膜胶原交联。该方法需要消耗组织间的氧。但是近视的巩膜可能本身就处于缺氧状态，从而导致交联效率偏低，抑制近视发展效果有限。因此，本专利将致力于解决如何在巩膜缺氧状态，实现胶原的高效交联，即通过开发一种不依赖于氧的、光热调控的纳米复合交联剂，以实现近视的巩膜胶原在缺氧状态下的高效交联。
[0004]本专利报道的新型纳米复合交联剂由介孔氧化铁纳米颗粒（Porous hollow iron oxide nanoparticles，PHIONs）、石墨烯量子点（Graphene quantum dots，GQDs）和自由基引发剂2,2
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氮杂双（2
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咪唑啉）二盐酸盐（AIBI）。PHION具有良好的光热效应，能将特定波长的光能转化为热能。石墨烯量子点具有良好的光热效应和优异的热传导性，能够通过协同作用进一步提高PHION基纳米材料的光热效应，并将热能高效传输到AIBI。AIBI在高热量的激发下将分解产生烷基自由基，一种非氧自由基，用于巩膜胶原的交联，以达到高效交联缺氧状态的巩膜胶原的目的，实现对近视进展的有效治疗。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的缺陷与不足，本专利技术开发了一种光热调控的无氧型巩膜交联纳米复合材料，由纳米颗粒、GQDs量子点和AIBI自由基引发剂构成，能够通过光热调控，实现不依赖于氧的巩膜交联，以治疗近视的进展。
[0006]本专利技术采用的技术解决方案是：一种光热调控的无氧型巩膜交联纳米复合材料，所述的纳米复合材料由介孔氧化铁纳米颗粒（PHIONs）、石墨烯量子点（GQDs）和烷基自由基的引发剂AIBI组成。
[0007]所述的烷基自由基的引发剂为2,2
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氮杂双（2
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咪唑啉）二盐酸盐（AIBI）。
[0008]一种光热调控的无氧型巩膜交联纳米复合材料PHIONs
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GQDs
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AIBI的制备方法，包括以下步骤：（1）水热法合成PHIONs：称取无水三氯化铁、柠檬酸钠二水合物和的尿素，先后加入去离子水中，混合搅拌半小时至溶解均匀；在上述溶液中分次缓慢加入聚丙烯酰胺，添加过程中持续搅拌；待聚丙烯酰胺均匀溶解后，将以上溶液转移至不锈钢反应釜内，再将反应釜放入烘箱，在200℃的高温下反应12小时；反应结束后，待反应釜冷却至室温，取出反应后的混合液，离心弃上清后取沉淀，先用无水乙醇清洗去除多余的聚丙烯酰胺，再用去离子水清洗3次，最终得到纯化的PHIONs，重新分散到水中，在4℃冰箱中保存备用；（2）制备功能化介孔氧化铁纳米材料PHIONs
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GQDs
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AIBI：将PHIONs、GQDs、AIBI溶液分别按一定的质量比进行混合，搅拌5小时后，进行多次离心、水洗，去除多余的GQDs和AIBI，得到纯化的PHIONs
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GQDs
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AIBI纳米材料。
[0009]一种光热调控的无氧型巩膜交联纳米复合材料在制备巩膜胶原交联药物上的应用。
[0010]所述的巩膜胶原交联药物中PHIONs
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GQDs
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AIBI的浓度为200
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300μg/mL。
[0011]所述的巩膜胶原交联药物的交联引发的激光功率密度为0.5
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0.8W/cm2。
[0012]所述的巩膜胶原交联药物能分解产生烷基自由基的温度为39℃
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46℃。
[0013]一种巩膜胶原交联方法，包括以下步骤：在巩膜组织中加入所制备的纳米复合体系PHIONs
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GQDs
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AIBI溶液中，用808 nm激光发射仪器照射10分钟，即完成巩膜胶原交联操作。
[0014]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种光热调控的无氧型巩膜交联纳米复合材料及其制备方法与应用，基于PHIONs的良好光热效应，将特定波长的光能（808 nm）转换热能。基于GQDs的良好光热效应及优异的热传导性，通过协同作用提高PHIONs基纳米材料的光热性能，并迅速将热能高效传输到AIBI。从而对AIBI进行可控热激发，使其分解产生一种非氧自由基，即烷基自由基，用于巩膜胶原的交联。
附图说明
[0015]图1（a）和（b）分别为PHIONs负载GQDs及AIBI前后的TEM图。
[0016]图2为不同浓度和不同激光功率密度作用下PHIONs
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GQDs
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AIBI的光热转换能力图；其中a、b：不同浓度下的光热曲线及其对应的温度提高量；c、d：不同激光功率密度下的光热曲线及其对应的温度提高量。
[0017]图3为材料+NIR组、NIR组和材料组的猪巩膜的生物力学参数；其中NIR：NIR组；PHIONs
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GQDs
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AIBI：材料组；PHIONs
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GQDs
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AIBI + NIR：材料+NIR组。a：不同组别的应力
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应变曲线（应变范围0~8%）；b、c、d：分别为不同组别的巩膜厚度、8%应变的弹性模量、极限应力的比较。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基
于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]实施例1PHIONs的合成PHIONs的合成，由无水三氯化铁提供铁源，通过水热合成法来实现。具体步骤如下：1)天平称取0.648 g的无水三氯化铁、2.06 g的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光热调控的无氧型巩膜交联纳米复合材料，其特征在于，所述的纳米复合材料由负载石墨烯量子点（GQDs）和烷基自由基的引发剂AIBI的介孔氧化铁纳米颗粒（PHIONs）组成。2.根据权利要求1所述的一种光热调控的无氧型巩膜交联纳米复合材料，其特征在于，所述的PHIONs与GQDs的质量比范围为1:0.1~1:0.5；PHIONs与AIBI的质量比范围为1:4~1:6。3.一种光热调控的无氧型巩膜交联纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）水热合成法合成PHIONs：称取无水三氯化铁、柠檬酸钠二水合物和的尿素，先后加入去离子水中，混合搅拌半小时至溶解均匀；在上述溶液中分次缓慢加入聚丙烯酰胺，添加过程中需持续搅拌，以免聚丙烯酰胺团聚；待聚丙烯酰胺均匀溶解后，将以上溶液转移至不锈钢反应釜内，再将反应釜放入烘箱，在200℃的高温下反应12小时；反应结束后，待反应釜冷却至室温，取出反应后的混合液，高速离心10
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15分钟，弃上清后取沉淀，先用无水乙醇清洗去除多余的聚丙烯酰胺，再用去离子水清洗3次，最终得到纯化的PHIONs，重新分散到水中，在4℃冰箱中保存备用；（2）制备PHIONs
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GQDs
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AIBI纳米材料：将PHIONs、GQDs、AIBI溶液分别按PHIONs与GQDs的质量比1:0.1~1:0.5；PHIONs与AIBI的质量比1:4~1:6进行混合，搅拌5小时后，进行多次离心、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，林蜜蜜，沈丽君，孔令丹，
申请(专利权)人：温州医科大学附属眼视光医院，
类型：发明
国别省市：