一种定制化胶原修饰的水凝胶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种定制化胶原修饰的水凝胶及其制备方法与应用，属于生物医用材料领域。该材料由定制化胶原、水凝胶聚合单体、交联剂及引发剂通过共同聚合交联而成，其中定制化胶原为碳碳双键化的重组人源I型胶原或碳碳双键化的人体羊膜提取物。本发明专利技术公开的定制化胶原修饰的水凝胶可用于人工晶状体、人工角膜内皮的制备，其在满足人工晶状体、人工角膜内皮等眼科植入材料的力学及光学性能要求的同时，大幅降低了蛋白质及巨噬细胞的黏附，潜在地可以延长人工晶状体、人工角膜内皮等眼科植入材料的使用寿命,在眼科植入材料中具有广阔的应用前景。用前景。用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种定制化胶原修饰的水凝胶及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物医用材料领域，特别涉及到一种定制化胶原修饰的水凝胶及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]目前具有较大临床应用需求的眼科材料包括人工晶状体材料及人工角膜内皮材料。
[0003]ICL(Implantable Collamer Lens)被称为可植入式隐形眼镜，原理是将其长期植入虹膜和人眼自然晶状体之间，通过ICL与自然晶状体共同协调，进入眼内的外界光线聚焦到视网膜上，达到视物清晰的效果，该手术也被称为后房型人工晶状体植入术。作为眼镜及隐形眼镜的替代选择，屈光手术经过多年发展，术式不断创新，术式优化在安全性、便捷性、精准度、矫正范围、术后恢复等多方面得以体现。主流近视屈光手术主要包括角膜屈光手术和晶状体植入手术。角膜屈光手术的原理是去除部分角膜组织的“减法原则”。晶状体植入手术是不破坏角膜组织、放入人工晶状体及人工角膜内皮的“加法原则”。临床上有非常大一部分的中高度近视患者由于眼角膜过薄等原因无法接受准分子激光治疗，而ICL的专利技术解决了这一临床需求。与激光和其他切削眼角膜组织的手术不同，ICL人工晶状体植入手术无需切削角膜，通过微创手术将晶状体植入眼内，对角膜无损伤，达到长久矫正屈光不正的目的，使高度近视治疗有了新的选择。
[0004]Staar Surgical是全球ICL的龙头，其产品包括植入式晶状体，及将晶状体输送到眼中的输送系统。其中，植入式晶状体主要有：1)用于近视矫正屈光手术的Visian ICL晶状体系列；2)用于远视、散光矫正屈光手术的ICL晶状体系列；3)用于白内障手术的人工晶状体及人工角膜内皮IOL系列。国内除了STAAR的ICL外，同类的后房植入式晶状体只有一款爱晶伦旗下的依镜PRL。
[0005]人工角膜内皮是一种附着在角膜后表面的薄膜植片，可以治疗内皮功能障碍引起的角膜水肿，并可能成为内皮角膜移植术中供体角膜的替代品。人工内皮被置于中心位置，覆盖约40％的角膜后表面。其余未覆盖的外缘表面提供适量的水滤，以确保覆盖组织的营养。一个新的平衡被创造出来，减少水肿，保持角膜功能和健康。
[0006]现有人工晶状体材料及人工角膜内皮材料，其缺点是会与眼内局部环境中的蛋白质及细胞发生黏附污染，致使人工晶状体及人工角膜内皮等眼科植入材料的使用寿命不长。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种定制化胶原修饰的水凝胶及其制备方法，本材料在满足人工晶状体、人工角膜内皮等眼科植入材料的力学及光学性能要求的同时，大幅降低了蛋白质及巨噬细胞的黏附，潜在地可以延长人工晶状体及人工角膜内皮的使用寿命，在眼科植入材料领域具有广阔的应用前景。
[0008]本专利技术通过以下技术方案来实现：
[0009]一种定制化胶原修饰的水凝胶，由定制化胶原、水凝胶聚合单体、交联剂及引发剂通过共同聚合交联而成，其中定制化胶原为碳碳双键化的重组人源I型胶原或碳碳双键化的人体羊膜提取物。
[0010]作为可选方式，在上述定制化胶原修饰的水凝胶中，所述重组人源I型胶原的核心序列为：PGPPGPPGPPGPPGLGGNFAPQLSYGYDEKSTGGISVPGPMGPSGPRGLPGPPGEE。所述重组人源I型胶原采用计算机辅助设计，其二级结构夹角大于序列重合度100％的人体I型胶原。
[0011]作为可选方式，在上述定制化胶原修饰的水凝胶中，所述人体羊膜提取物是以新鲜人体羊膜作为原始材料，通过脱细胞、机械粉碎机打碎、生物酶及强碱的分解、冻干、不锈钢标准筛过筛获得的粒径小于1微米的产物。
[0012]作为可选方式，在上述定制化胶原修饰的水凝胶中，所述碳碳双键化的化学原理是利用重组人源I型胶原或人体羊膜提取物上的氨基与双键化修饰化合物反应，所述双键化修饰化合物的特征是一端含有能够与氨基反应的活性基团，如环氧、异氰酸酯等，另一端含有碳碳双键，如甲基丙烯酸酯等。
[0013]作为可选方式，在上述定制化胶原修饰的水凝胶中，所述水凝胶聚合单体为2
‑
甲基丙烯酸羟乙酯、4
‑
甲基丙烯酰氧基
‑2‑
羟基二苯甲酮中的至少一种。
[0014]作为可选方式，在上述定制化胶原修饰的水凝胶中，所述交联剂为N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺。
[0015]作为可选方式，在上述定制化胶原修饰的水凝胶中，所述引发剂为过硫酸铵和N,N,N',N'
‑
四甲基乙二胺。
[0016]作为可选方式，上述定制化胶原修饰的水凝胶可用于制备人工晶状体或人工角膜内皮等眼科植入材料。
[0017]本专利技术还提供了一种上述定制化胶原修饰的水凝胶的制备方法，其特征在于，利用重组人源I型胶原或人体羊膜提取物上的氨基与双键化修饰化合物反应制备所述定制化胶原，然后将所述定制化胶原与水凝胶聚合单体、交联剂、引发剂混合共同聚合交联得到定制化胶原修饰的水凝胶。
[0018]作为可选方式，在上述制备方法中，将新鲜人体羊膜作为原材料，通过脱细胞、机械粉碎机破碎、生物酶及强碱的分解、冻干、不锈钢标准筛过筛获得的粒径小于1微米的产物，得到人体羊膜提取物。
[0019]作为可选方式，在上述制备方法中，配制质量浓度为10％的重组人源I型胶原或人体羊膜提取物水溶液，加入质量浓度为10％的双键化修饰化合物水溶液，控制重组人源I型胶原或人体羊膜提取物水溶液和甲基丙烯酸缩水甘油酯水溶液的体积比为1:1，50℃下反应24小时，透析纯化后冻干即得到双键化修饰的定制化胶原。
[0020]作为可选方式，在上述制备方法中，所述的双键化修饰化合物为甲基丙烯酸异氰基乙酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。
[0021]作为可选方式，在上述制备方法中，按照定制化胶原质量浓度为1％
‑
10％，水凝胶聚合单体质量浓度为30％
‑
70％，交联剂质量浓度为2％，引发剂质量浓度为0.5％的配比准备原料，将各原料搅拌均匀后倒入清洁的模具中，控制引发剂溶液、交联剂溶液、定制化胶原溶液及水凝胶聚合单体溶液的体积比为1:1:10:10，在50℃
‑
100℃下反应8
‑
24小时，反应
结束后取出产物，置于去离子水中浸泡3天，以除去未反应的化学物质，最终得到定制化胶原修饰的水凝胶。
[0022]作为可选方式，在上述制备方法中，包括以下步骤：
[0023](1)采用生物合成法构建重组人源I型胶原；
[0024](2)制备双键化修饰的重组人源I型胶原；
[0025](3)共同聚合交联制备水凝胶。
[0026]作为可选方式，在上述制备方法中，上述步骤(1)包括：
[0027]步骤S1：获取质粒DNA及扩增；具体为利用感受态细胞和大肠杆菌对能够表达目标序列的质粒DNA进行扩增。
[0028]步骤S2：提取质粒DNA；具体为采用商用质粒提取试剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定制化胶原修饰的水凝胶，其特征在于，由定制化胶原、水凝胶聚合单体、交联剂及引发剂通过共同聚合交联而成，其中定制化胶原为碳碳双键化的重组人源I型胶原或碳碳双键化的人体羊膜提取物。2.根据权利要求1所述的定制化胶原修饰的水凝胶，其特征在于，所述重组人源I型胶原的核心序列为：PGPPGPPGPPGPPGLGGNFAPQLSYGYDEKSTGGISVPGPMGPSGPRGLPGPPGEE。3.根据权利要求1所述的定制化胶原修饰的水凝胶，其特征在于，所述人体羊膜提取物是以新鲜人体羊膜作为原始材料，通过脱细胞、机械粉碎机打碎、生物酶及强碱的分解、冻干、不锈钢标准筛过筛获得的粒径小于1微米的产物。4.根据权利要求1所述的定制化胶原修饰的水凝胶，其特征在于，所述碳碳双键化是利用重组人源I型胶原或人体羊膜提取物上的氨基与双键化修饰化合物反应，所述双键化修饰化合物一端含有能够与氨基反应的活性基团，另一端含有碳碳双键。5.根据权利要求1所述的定制化胶原修饰的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶聚合单体为2
‑
甲基丙烯酸羟乙酯、4
‑
甲基丙烯酰氧基
‑2‑
羟基二苯甲酮中的至少一种。6.根据权利要求1所述的定制化胶原修饰的水凝胶，其特征在于，所述交联剂为N,N'

【专利技术属性】
技术研发人员：林永亮，吴有陵，罗锦荣，何海娜，胡楚龙，范文婷，刘艳丽，
申请(专利权)人：健诺维成都生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：