【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医用材料，涉及一种具有即时、稳定组织粘附的janus人工角膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、角膜移植，通常被称为角膜移植手术，包括切除患者受影响的角膜区域，和用供者的健康角膜组织进行替换两个过程。然而，使用缝合作为一种粘接方法不仅耗时且需要高水平的技能，而且还与角膜移植术后的许多潜在并发症相关，包括感染性角膜炎、无菌浸润、角膜新生血管和高散光。例如，超过一半的角膜移植术后感染与缝合线的存在或切除有关。此外，缝合线通常需要稍后取出，这可能会对角膜组织造成损伤基于这些原因，无缝合线角膜移植术在某些方面比传统的角膜移植技术更受青睐。
2、用于组织工程的生物材料分为天然的与合成的，这两者都有优缺点。天然生物材料具有高度生物相容性、可控和在分子水平上发挥特异性功能的优点。然而，天然生物材料易引起免疫反应，增加宿主排斥的机率，它们的降解速度太快，无法提供足够和长期的机械支撑。合成的聚合物比天然生物材料可提供组织黏附性，更优的机械性能，制造相对简单，但生物活性低是合成材料的劣势。
3、天然材料和合成材料可以结合在一起，以综合地控制它们的性能，可提高材料强度、生物黏附性和降低生物毒性。实现可黏附性的策略是，在材料设计中，加入提供组织黏附的组分，以实现免缝合植入。根据免缝合线人工角膜植入物的应用方式，将其分为直接修复水凝胶和水凝胶粘合贴片。直接修复水凝胶存在以下不足：(i)力学强度不足：水凝胶在承受眼部复杂环境(如眼压、泪液冲刷)等外界因素时，难以维持长期的稳定性和完整性，可能会发生移位、变形或降解，
4、基于多功能性和仿生学的进步，人们受角膜天然结构和功能的启发制备了水凝胶粘合贴片。其是一种预先制备好的贴片，通过自身粘附能力或者粘合剂的作用使其固定在角膜缺损处。水凝胶粘合贴片相比于直接黏附水凝胶有特殊设计的黏附层，优点如下：(1)能够更紧密的贴合在角膜组织上；(2)增强了力学性能，提供了更稳定的修复效果。然而，设计此类贴片时，研究者往往不能兼顾(1)无色和光学透明度；(2)应避免使用引起刺激的成分；(3)避免剧烈的触发方式(过度光辐射或加热)；(4)组织黏附性能必须稳定以适应动态的湿润环境，确保长期的功能性和结构完整。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种人工角膜，能够兼顾光学透明度和力学性能，以确保长期稳定而有效的使用。
2、本专利技术提供一种具有即时、稳定组织粘附的janus人工角膜，所述的janus人工角膜为：在胶原蛋白骨架eb-col上分布着含有ε-pll和4-arm-peg-nhs的涂层，该涂层中官能团-nhs与-nh2的摩尔比为-nhs:-nh2＝1:(0.6～1.4)；
3、所述的janus人工角膜的厚度为110～310μm。
4、进一步地，所述的janus人工角膜的厚度为150～180μm。
5、进一步地，所述的胶原蛋白骨架eb-col具备下列特征中的一个或者多个：
6、胶原蛋白骨架eb-col是交联的，
7、胶原蛋白骨架eb-col的曲率范围是7.8～8.5，
8、胶原蛋白骨架eb-col的厚度范围是100～300μm。
9、进一步地，eb-col是交联的，eb-col通过紫外交联，提高了其交联密度，增强了力学性能。eb-col的曲率应当与角膜的曲率相匹配。优选的，eb-col的曲率范围是7.8～8.5。更优地，eb-col的曲率为7.9～8.2，例如，eb-col的曲率是8.0、8.1、8.3、8.4等。
10、更进一步地，为了用作人工角膜，eb-col的厚度不能太厚也不能太薄。本专利技术的研究结果显示，eb-col的范围是100～300μm效果比较好。更优地，eb-col的厚度优选150～190μm。在涂覆前驱液并且挥发后，整个角膜的厚度在160～200μm，能够较好的实现其替代角膜的功能。janus人工角膜，也称为杰纳斯(守护门户的两面神)膜。janus界面材料是指两面具有不对称的物理或化学结构的材料。生物体中的细胞膜、血管壁、粘膜和皮肤等，均具有janus结构特征，这赋予了它们独特的传质、机械、屏障和保护特性，能够执行复杂的生理任务。具有致密－多孔不对称结构的janus薄膜可引导各向异性的细胞响应。
11、进一步地，所述的涂层中官能团-nhs与-nh2的摩尔比为-nhs:-nh2＝1:(0.8～1.2)。更进一步地，优选为1:1。
12、另一方面，本专利技术还提供一种上述任一的具有即时、稳定组织粘附的janus人工角膜的制备方法，包括如下步骤：将ε-pll和4-arm-peg-nhs溶于乙酸乙酯溶液形成前驱液，然后将该前驱液涂覆于eb-col以形成janus人工角膜。本专利技术的janus人工角膜涂层制备过程中，peg分子链的亲水性促进自发反应：末端具有n-羟基琥珀酰亚胺活性酯基(nhs)的多臂聚乙二醇(peg)衍生物与亲核氨基可自发反应，无需光热等外界条件。通过-nhs和-nh2进行酰胺化反应实现水凝胶交联和组织黏附：水分子触发下，4-arm-peg-nhs上的-nhs可以与ε-pll以及组织表面-nh2发生酰胺化反应，在水凝胶内部以及与组织接触界面形成-nhco-共价连接。ε-pll的阳离子能够特性赋予抗菌性能：ε-pll正电与细菌表面负电荷相互作用，导致细菌表面电荷失衡，结构和功能破坏，因而展现出广谱抗菌活性。
13、进一步地，制备前驱液时，首先将ε-pll研磨成粉末，然后将ε-pll粉末和4-arm-peg-nhs加入乙酸乙酯中形成前驱液。涂层中ε-pll是研磨的粉状颗粒，粒径太大，形成的膜不够均匀，力学性能方面也容易产生瑕疵。研磨后的粉状颗粒的粒径不大于1μm。
14、进一步地，按照乙酸乙酯1～2ml、4-arm-peg-nhs200mg、ε-pll 2.4～8mg的比例配制前驱液。
15、进一步地，按照18～22mm2的eb-col上使用18～22μl的前驱液的比例进行涂覆。涂覆后，前驱液是完全挥发掉的，涂层主要是ε-pll和4-arm-peg-nhs两个组分。
16、更进一步地，涂层的厚度不能太厚或太薄。涂层厚度太厚，贴在眼表缺损地方轻微按压后多余水凝胶会溢出来；太薄和组织表面的交联不稳定。本专利技术的一个优选例中，直接在兔眼球上做的实验，20mm2的膜上涂覆20μl配好的前驱液获得的人工角膜，性能非常好。前驱液在eb-col的涂覆厚度为5～15μm，更好的为10μm。在本专利技术的一个优选例中，涂覆后人工角膜的厚度为160μm左右。
17、进一步地，通过电化学组装方法构建获得与天然角膜曲率、厚度相匹配的eb-col，包括如下步骤：
18、(1)i型胶原溶液的配制：将本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有即时、稳定组织粘附的Janus人工角膜，其特征在于，所述的Janus人工角膜为：在胶原蛋白骨架EB-Col上分布着含有ε-PLL和4-arm-PEG-NHS的涂层，该涂层中官能团-NHS与-NH2的摩尔比为-NHS:-NH2＝1:(0.6～1.4)；
2.根据权利要求1所述的具有即时、稳定组织粘附的Janus人工角膜，其特征在于，所述的Janus人工角膜的厚度为150～180μm。
3.根据权利要求1所述的具有即时、稳定组织粘附的Janus人工角膜，其特征在于，所述的胶原蛋白骨架EB-Col具备下列特征中的一个或者多个：
4.根据权利要求1所述的具有即时、稳定组织粘附的Janus人工角膜，其特征在于，所述的涂层中官能团-NHS与-NH2的摩尔比为-NHS:-NH2＝1:(0.8～1.2)。
5.一种如权利要求1-4任一所述的具有即时、稳定组织粘附的Janus人工角膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将ε-PLL和4-arm-PEG-NHS溶于乙酸乙酯溶液形成前驱液，然后将该前驱液涂覆于EB-Col以形成Janus人工
6.根据权利要求5所述的具有即时、稳定组织粘附的Janus人工角膜的制备方法，其特征在于，配制前驱液时，首先将ε-PLL研磨成粉末，然后将ε-PLL粉末和4-arm-PEG-NHS加入乙酸乙酯中形成前驱液。
7.根据权利要求6所述的具有即时、稳定组织粘附的Janus人工角膜的制备方法，其特征在于，按照1～2mL的乙酸乙酯:200mg的4-arm-PEG-NHS:2.4～8mg的ε-PLL的比例，配制前驱液。
8.根据权利要求5所述的具有即时、稳定组织粘附的Janus人工角膜的制备方法，其特征在于，按照18～22mm2的EB-Col上使用18～22μL的前驱液的比例进行涂覆。
9.根据权利要求5所述的具有即时、稳定组织粘附的Janus人工角膜的制备方法，其特征在于，通过电化学组装方法构建获得与天然角膜曲率、厚度相匹配的EB-Col，包括如下步骤：
10.一种如权利要求1-4任一所述的具有即时、稳定组织粘附的Janus人工角膜在角膜修复领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种具有即时、稳定组织粘附的janus人工角膜，其特征在于，所述的janus人工角膜为：在胶原蛋白骨架eb-col上分布着含有ε-pll和4-arm-peg-nhs的涂层，该涂层中官能团-nhs与-nh2的摩尔比为-nhs:-nh2＝1:(0.6～1.4)；
2.根据权利要求1所述的具有即时、稳定组织粘附的janus人工角膜，其特征在于，所述的janus人工角膜的厚度为150～180μm。
3.根据权利要求1所述的具有即时、稳定组织粘附的janus人工角膜，其特征在于，所述的胶原蛋白骨架eb-col具备下列特征中的一个或者多个：
4.根据权利要求1所述的具有即时、稳定组织粘附的janus人工角膜，其特征在于，所述的涂层中官能团-nhs与-nh2的摩尔比为-nhs:-nh2＝1:(0.8～1.2)。
5.一种如权利要求1-4任一所述的具有即时、稳定组织粘附的janus人工角膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将ε-pll和4-arm-peg-nhs溶于乙酸乙酯溶液形成前驱液，然后将该前驱液涂覆...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。