[发明专利]一种胶原板层基质材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种胶原板层基质材料及其制备方法和应用，制备方法包括对经过脱脂、脱钙及脱细胞等前处理后获得胶原片材表面进行刻蚀，漂洗后置于交联模具内进行交联，然后清洗，最后灭菌处理。所制备的胶原板层基质材料成分结构与天然角膜相似，具有优异的光学特性和力学性能，以及良好的细胞相容性，对体外重建角膜具有重大意义，有望成为角膜替代物的理想选择之一。

技术领域

本发明属于生物材料、组织工程与人工器官及医疗器械技术领域，尤其涉及一种胶原板层基质材料及其制备方法和应用。

背景技术

角膜位于眼球前端，是眼睛的防护窗，它通过承受眼压和防止外界因素损伤来保护脆弱的眼内组织。角膜是一个高度结构化的透明组织，其边缘连接着由致密互相交错的纤维组成的不透明巩膜。角膜是眼球中主要屈光器官，有光线传输和折射功能，对视觉形成起着重要作用。人角膜直径约12mm，中央前平面半径约7.8mm；角膜的厚度各部分不同，中心约520μm，外围约650μm。角膜分为5层，最外层是上皮细胞层，由5-6层上皮细胞组成，主要起保护作用；Bowman层是一层透明组织，由角膜基质的表层演变而成，与基质层不可分离；基质层占据角膜厚度的90％，约400-500μm，是由胶原纤维平行排列的薄片在不同方向堆叠排列形成的板层结构，人角膜基质约由200层薄片组成，单个薄片的厚度约0.2-2.5μm；基质的后部有一Descemet层，内无细胞，由内皮细胞分泌形成，可轻易从基质脱离；内皮层由单层细胞组成，具有主动液泵功能，是维持角膜透明的重要屏障。

角膜病变和角膜损伤会使角膜浑浊严重影响患者视力，甚至导致失明。角膜病患病率高、致盲性强，是全球第二致盲性眼病。据统计，每年约有5500万患者遭受眼外伤，其中有160万患者失明，有高达92.8％的眼外伤患者需要通过角膜移植手术来挽救残存视力。角膜的内皮细胞是不能自动修复或替代的，所以传统上角膜疾病患者是通过移植捐赠的健康角膜来替代损伤角膜，这就导致了对眼库角膜的极大需求。而在许多地区角膜供体极其短缺，且手术成本高，大量患者不能得到及时医治，或是术后发生免疫排斥反应、角膜内皮失代偿等并发症而导致手术失败。因此，寻找理想的角膜替代物帮助角膜患者恢复视力一直是眼科界研究的焦点。

随着生物材料学、细胞生物学、分子生物学的不断发展，组织工程技术得到飞速发展，应用组织工程技术在体外重建组织工程人工角膜作为角膜替代物成为近年来的研究热点。目前用于组织工程人工角膜构建的载体支架材料主要有异种脱细胞角膜、天然生物材料(包括胶原、明胶、壳聚糖、纤维蛋白、丝素蛋白、羊膜等)、人工合成材料(包括聚乙烯醇、聚乳酸、聚羟基乙酸等)，但均存在一定的缺点和不足，目前尚未研制出一种材料能够满足临床角膜植入治疗的要求。如异种(猪等动物来源)脱细胞角膜基质在制备过程中去细胞化的洗涤剂会破坏基质原有结构和成分，影响其透明度和力学强度，移植后也可能引起炎症反应；而胶原、壳聚糖、纤维蛋白等天然生物材料制成的支架材料其降解速率过快、机械强度欠佳，无法满足手术缝合要求；人工合成材料本身生物相容性差，且降解产物可能会对生物体产生一定的毒害作用。采用细胞片工程技术，无需使用支架材料，利用细胞片工程技术重建角膜可以克服这些缺点，但该技术在进行组织重建时，种子细胞获取困难，多层细胞片叠加会导致内部细胞坏死，在技术上还存在许多重大难题。因此，制备物理化学性质稳定、高度透明、透气性好，具有足够的机械强度以耐受手术，同时与种子细胞生物相容性好的理想支架材料仍然是组织工程角膜领域需要攻克的难点。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种胶原板层基质材料及其制备方法和应用，用于组织工程角膜的方法及其装置，所制备的胶原基质材料成分结构与天然角膜相似，具有优异的光学特性和力学性能，以及良好的细胞相容性。

本发明采用的技术方案如下：

一种胶原板层基质材料的制备方法，包括以下步骤：

对经过脱脂、脱钙及脱细胞处理后获得胶原片材表面进行刻蚀，然后漂洗，再置于具有曲率的交联模具内进行交联，清洗，灭菌，即得。