P(HEMA-MMA)一体式人工角膜的制备工艺与应用研究.pdf

P(HEMA-MMA)一体式人工角膜的制备工艺与应用研究 摘 要 因角膜病引起的角膜盲，一直是个全球性问题，角膜盲患者数量逐年上升， 而在移植手术中，角膜供体供需极度不平衡，致使大多数患者无法通过角膜移植 来恢复光明。因此，人工角膜的出现及时地解决了角膜移植来源缺匮乏的困境， 为角膜盲患者视力复明提供了新的选择。人工角膜，是指以合成材料为基材加工 成的，具有和天然角膜相似或相同的功能和特性，并用于替代患者受损病变角膜 的人造角膜，其在构成上可分为周边支架和光学中心区两部分。目前，在临床应 用时发现人工角膜尚存在两个主要缺陷，一是“镜柱-支架”分体型结构存在中心 与支架区连接不稳问题，因此易导致角膜溶解、脱出；二是一些材料制成的人工 角膜理化稳定性较低，在人眼内保留率低、使用寿命短。丙烯酸酯类聚合物，如 聚（2-羟基- 甲基丙烯酸）(PHEMA) 、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) ，由于优异的物 化特性和生物性能而普遍应用在眼科领域中，并且它们制备工艺简单、成本低廉， 可塑性强，十分适合后期加工。但是单一组分的PHEMA 水凝胶机械强度较差， 而刚性PMMA 则硬度较高，脆性较大。因此，本研究中引入疏水刚性单体（MMA ） 与HEMA 共聚，得到P(HEMA-MMA)水凝胶，提高力学强度和物化性能，研究 P(HEMA-MMA)一体式人工角膜的制备工艺与应用。 本文采用本体聚合和间歇降温结合的方法合成了 P(HEMA-MMA)水凝胶膜 材料，并对P(HEMA-MMA)水凝胶进行制备工艺的设计和优化，同时对P(HEMA- MMA)人工角膜支架和中心区两部分进行了结构设计。主要的研究内容和结果如 下： 1. 以HEMA 、MMA 单体为原料，采用本体聚合的方法，制备了P(HEMA- MMA)水凝胶膜，通过正交实验法优化了反应条件。对P(HEMA-MMA)水凝胶膜 进行制备工艺设计，在课题组前期研究的基础上，对人工角膜的结构进行了改良， 新设计更符合 P(HEMA-MMA)一体式人工角膜结构要求；针对影响 P(HEMA- MMA)水凝胶膜成型的关键参数如预聚温度（降温频率）、预聚空间（模具空腔与 反应液体积之比）、完全聚合时间等进行研究，优化；选用含水率和预聚时间作 为指标分析制备工艺过程的稳定性。结果表明，当共聚单体HMEA ，MMA 质量 I P(HEMA-MMA)一体式人工角膜的制备工艺与应用研究 用量比为4:1 ，引发剂（偶氮二异丁腈，AIBN ）为0.08 wt%，聚合温度为90℃， 聚合时间 2 h ，可制得性能优良的P(HEMA-MMA)水凝胶膜；当降温频率为 15 -1 min·次 ，体积比为15.14 （即聚合空间为70 mm*70 mm*35 mm ），完全聚合时间 为2 h 时，P(HEMA-MMA)水凝胶膜光滑透明、平整均一，成型效果最好。另外， 对制备过程中材料的预聚时间和含水率进行分析发现 P(HEMA-MMA)水凝胶的 预聚时间和含水率属于稳态浮动过程，未出现异常点，从而证明了 P(HEMA- MMA)水凝胶的制备工艺是稳定的。 2. 通过重量分析方法测定 P(HEMA-MMA)水凝胶膜的溶胀过程并计算其含 水率；采用傅立叶表面衰减全反射红外(ATR-FTIR) 、扫描电子显微镜(SEM)表征 材料的表面结构，依据 《GB/ T 1040-1992 塑料拉伸性能试验方法》对水凝胶膜 进行力学性能试验；利用紫外可见分光光度计(UV-vis)表征水凝胶膜的光透过率。 结果表明，所制备的P(HEMA-MMA)水凝胶膜的平衡溶胀比为0.6 左右，8 h 覆 水平衡，聚合物水凝胶膜表面平整透明；含水率为 35.3% ；拉伸强度为 0.307 MPa~0.677 MPa ；透光率比单体聚合物高，可达97% 。 3. 参照人工晶状体的相关标准，对 P(HEMA-MMA)水凝胶膜进行理化稳定 性能研究：通过完全萃取试验和溶出物测试考察 P(HEMA-MMA)膜中残留物质 的析出、溶出水平。通过模拟生理环境对P(HEMA-MMA)水凝胶膜进行为期3 个 月（使用寿命：5 年）水解稳定性试验。完全萃取试验和溶出物测试表明：完全 萃取试验检出的P(HEMA-MMA)膜中残留单体含量较低，即单体HEMA 总含量 为0.06846 mg/g ，MMA 为0 mg/