[发明专利]一种梯度仿生人工玻璃体的制备方法

说明书

本发明开发了一种用于玻璃体替代的混合交联凝胶，以一种生物大分子网络包裹透明质酸钠纳米微球，并使透明质酸钠浓度呈梯度分布，来模拟人玻璃体的结构和组成变化。其中，透明质酸钠纳米微球为轻度交联，且可与生物大分子形成可逆交联网络，具有一定的自愈合能力，且能有效延长其在体内的维持时间。同时，混合交联凝胶的组分都为生物大分子，拥有良好的生物相容性。

技术领域

本发明涉及医用生物材料技术领域，用两种不同的体系混合，制备得到一款含有纳米微球并且浓度呈梯度变化的软凝胶，可用作于人玻璃体替代物，治疗视网膜裂隙、视网膜脱落等症状。

背景技术

玻璃体作为一个凝胶结构填充在晶状体和视网膜之间，是眼部体积最大的组织，在眼的生长以及结构形成中扮演着重要的作用。玻璃体中比重超过95％的比重是水，并且其中15～20％是与粘多糖以结合水的形式存在，具有保证玻璃体稳定结构的作用。玻璃体中的蛋白含量虽然非常小，但其种类多样且复杂。玻璃体中另一种重要物质是粘多糖，其主要的几种组成为透明质酸(HA)、硫酸软骨素和硫酸乙酰肝素。

HA能通过道南(Donnan)效应帮助维持眼内张力。眼球在人清醒的状态下会一直保持着恒定运动。因此，玻璃体需要承受大量的低频机械应力、摩擦和振动。正是由于玻璃体中高含量的HA，才能使其具有粘弹性，就如一个减震器。另外，玻璃体是高度透明的眼部介质，能透过大于90％的可见光与近红外线，其效果类似于水。其次，玻璃体是生物化学物质(大部分大分子)以及细胞的屏障。在一般条件下，玻璃体作为血眼屏障的重要组成，也对增殖、炎症以及新血管形成起到抑制作用。自20世纪60年代后期以来，人们已经认识到，玻璃体可以作为邻近组织的代谢储存。玻璃体能减少晶状体暴露于氧气的程度，因此玻璃体的凝胶状态可以保护晶状体免受氧化损伤，并通过抗坏血酸依赖性机制消耗氧来预防或减少白内障的形成。

HA能与胶原蛋白在玻璃体中形成三维凝胶结构。长胶原纤维在HA分子中分布，是决定玻璃体粘度的重要因素之一。HA与胶原同时决定了玻璃体的粘弹性。虽然玻璃体在宏观上看似均一，但其在微观上各个成分、密度、粘度是有梯度变化的，其中包括HA的浓度的梯度变化。HA浓度从晶状体附近的前房到玻璃体后部近视网膜部逐渐增加，帮助胶原网络一起避免网状结构的崩解。

人的玻璃体在初生时是完全凝胶状态的，但随着年龄的增长，其从中心区域发生液化，并且液化的体积也随年龄增长而增大，从初生时的0mL到80岁时增长约2mL。

玻璃体液化会造成玻璃体脱离，而在玻璃体脱离过程中会对视网膜产生牵引。因此，玻璃体液化是引起视网膜撕裂以及随后的视网膜脱落的重要因素。若是这种牵引发生在黄斑区的话，更会造成玻璃体黄斑牵引。而另外还有诸多因素会造成视网膜脱落，包括高度近视、对眼部外力撞击、糖尿病等。为治疗视网膜脱落，一般会进行玻璃体切除术，再用人工的玻璃体替代物进行填充，顶压视网膜复位。

对于理想的玻璃体替代物来说，应该能在组成与功能上都能模仿天然玻璃体，并且易于手术中操作。玻璃体替代物从功能上来说，需要有理想的粘弹性来维持眼压在生理范围，并支撑眼内组织(包括视网膜)。同时，它还需要允许离子、电解质等物质的传输，保持氧气、乳酸、抗坏血酸的浓度。而从玻璃体替代物的性质上来说，其需要透明、无毒、长期生物相容性好、永久性植入，且注射植入后不能破裂成小颗粒或者被人体代谢。最终，玻璃体替代物要有合理的成本。因此，由于理想的玻璃体替代物要同时满足以上如此多的要求，其研发过程是充满挑战的。

现在通过国家药监局审批的玻璃体替代物产品可分为气体(全氟丙烷)、液体(眼科手术用重水、眼科手术用硅油)两类，仅仅满足理想玻璃体替代物的生物力学方面的要求，能填塞视网膜。但这些替代物普遍维持时间不长或者存在毒性及副作用，不能真正替代玻璃体。