CN106632826B - 一种可折叠人工晶状体材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可折叠人工晶状体材料及其制备方法，属于生物材料领域。所述材料是一种可折叠的，且具有高折射率的高分子聚合物材料。其伸长率高于150%，能够有效避免闪辉(Glistening)现象，适合作为人工晶体材料使用。该高分子聚合物材料由三种单体通过自由基聚合而成。第一种单体为含有苯环基团的丙烯酸或甲基丙烯酸酯，占单体总含量的80%以上；第二种单体为含有枝化烷基链的丙烯酸或甲基丙烯酸酯；第三种单体则为交联剂。由该高分子聚合物材料可用于制备具有可折叠性，无闪辉且具有优异光学性能的人工晶状体材料。
Description
技术领域
本发明属于生物材料领域，特别涉及一种基于丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯高分子聚合物材料及其合成与应用。
技术背景
人工晶体又称人工晶状体（Intraocular lens, IOL），是一种植入眼内的人工透镜，在临床上主要用于提高白内障术后的视觉质量。人工晶体经过了数十年的发展，其构成的材料主要是由线性的高聚物和交联剂组成。通过改变高聚物单体的组成，可以改变人工晶体的折射率、硬度等。最初的人工晶体由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）制备。由于该材料为疏水性丙烯酸酯，只能生产硬性人工晶体。虽然该人工晶体具有材料稳定、透明度好、价格便宜等优点，但由于其硬性且非折叠，不能耐受高温高压消毒等缺陷，限制了其在临床上的应用。因此，具有可折叠性的人工晶体成为发展的主流趋势。基于聚丙烯酸羟乙酯（PHEMA）的水凝胶材料，由于具有网状空间结构且羟基具有吸水性成为最初制备可折叠人工晶体的选择，弥补了硬质人工晶体上的缺陷。但由于其水凝胶的网状结构，容易使眼内的代谢产物进入并沉积于其中，而降低其透明度，甚至造成毒性晶体综合症（Toxic Lens Syndrome）。这些缺陷依然严重的限制了水凝胶类人工晶体的临床应用。
目前，丙烯酸酯是临床上最好的可折叠人工晶体材料，具有代表性的是美国Lenstec的SOFTEC，AMO公司的Sensar，以及博士伦公司的enVISTA等可折叠人工晶体。以上人工晶体主要是由含有苯基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸单体通过化学交联共聚结合而成。虽然已在临床上普遍应用，但术后一段时间内人工晶体会产性细小的液泡，即闪辉(Glistening)现象，成为目前急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可折叠人工晶状体材料及制备方法，这种材料可用于制作可折叠人工晶状体，能够有效克服人工晶状体产生的Glistening现象。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种高分子聚合物材料，其特征在于，由三种单体聚合而成，第一种单体为含有苯基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，占单体总含量的80%以上；第二种单体为含有枝化烷基链的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯；第三种单体则为交联剂。
作为可选方式，在上述高分子聚合物材料中，所述含苯基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体具有如下化学结构式：
其中：A为H，或CH3;
B为(CH2)n，或O(CH2)n，其中n=1-5;
C为零，或CH2。
所述第一种单体优选为甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯，丙烯酸-2-苯氧基乙酯，甲基丙烯酸-2-苯乙酯，丙烯酸-2-苯乙酯，甲基丙烯酸-3-苯甲氧基丙酯，丙烯酸-3-苯甲氧基丙酯中的一种。
作为可选方式，在上述高分子聚合物材料中，所述含有枝化烷基链的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯为丙烯酸-2-乙基己酯（2-ethylhexyl acrylate）,甲基丙烯酸-2-乙基己酯（2-ethylhexyl methacrylate）,丙烯酸-2,2-二甲基丙酯（2,2-dimethylpropylacrylate），甲基丙烯酸-2,2-二甲基丙酯（2,2-dimethylpropyl methacrylate），丙烯酸三甲基环己酯（trimethylcyclohexyl acrylate），甲基丙烯酸三甲基环己酯（trimethylcyclohexylmethacrylate），丙烯酸异丁基酯（isobutyl acrylate），甲基丙烯酸异丁基酯（isobutyl methacrylate），丙烯酸-3,5,5-三甲基己酯（3,5,5-trimethylhexyl acrylate），甲基丙烯酸-3,5,5-三甲基己酯（3,5,5-trimethylhexylacrylate）中的至少一种。
作为可选方式，在上述高分子聚合物材料中，所述交联剂为分子量为1000的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯 （PEO1000, polyethylene glycol dimethacrylate）、分子量为600的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯 （PEO 600, polyethylene glycol dimethacrylate）、分子量为400的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯 （PEO 400, polyethylene glycol dimethacrylate）或乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA，ethylene glycoldimethacrylate）中的至少一种，其中优选的交联剂为EGDMA。
作为可选方式，在上述高分子聚合物材料中，还含有第四种单体:紫外吸收剂，可以有效延缓人工晶状体材料因紫外线引起的老化。
作为可选方式，在上述高分子聚合物材料中，所述紫外光吸收剂为商品化的UV-531 （2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮）。
作为可选方式，在上述高分子聚合物材料中，第二种单体占可聚合单体质量的1%-15%，第三种交联剂单体占可聚合单体质量的1%-2%，第四种单体占可聚合单体质量的1%-2%。
作为可选方式，在上述高分子聚合物材料中，所述材料由相应单体在引发剂引发下进行热聚合而成。进一步的所述引发剂为苯甲酰（t-BPO）。
本发明还提供了一种所述高分子聚合物材料的制备方法，其特征在于，将各种单体在引发剂引发下进行热聚合。
作为可选方式，在上述制备方法中，将各种单体和引发剂按照一定比例在氮气保护下混合均匀后注入模具，在70ºC-80ºC条件下进行热聚合反应，反应1-2小时，然后将温度升至100-110ºC，继续反应2-4小时。
作为可选方式，在上述制备方法中，所述引发剂为苯甲酰（t-BPO），进一步地，所述引发剂占可聚合单体质量的0.1%-2%。
作为可选方式，在上述制备方法中，聚合结束后，聚合产物用丙酮冲洗数次，除去未反应的单体，最终得到可折叠人工晶状体材料。
本发明还提供了上述高分子聚合物材料的应用，其特征在于，将其用于可折叠人工晶状体。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本发明的有益效果：
本发明通过选择含有苯基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体来提高聚合物材料的折光指数，通过采用含有枝链的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体来提高聚合物材料内部的均一性，提高材料的伸长率并消除人工晶体中产生的Glistening现象。
具体实施方式：
以下通过实施例的具体实施方式再对本发明的上述内容作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在不脱离本发明的精神和原则之内做的任何修改，以及根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的等同替换或者改进，均应包括在本发明的保护范围内。
以下实施例中所用部分原料结构式如下表所示：
| 名称 | 化学结构式 |
| 甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯 | |
| 甲基丙烯酸-2-苯乙酯 | |
| 丙烯酸-3-苯甲氧基丙酯 | |
| 丙烯酸-2-乙基己酯 | |
| 丙烯酸-3,5,5-三甲基己酯 | |
| 甲基丙烯酸-2,2-二甲基丙酯 | |
| 乙二醇二甲基丙烯酸酯 | |
| 苯甲酰（t-BPO） |
实施例1：
选用单体：第一种单体为甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯，第二种单体丙烯酸-2-乙基己酯，第三种交联剂单体为乙二醇二甲基丙烯酸酯，第四种单体为紫外光吸收剂UV-531。其中甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯的含量为82%，丙烯酸-2-乙基己酯为14%，乙二醇二甲基丙烯酸酯为1%，UV-531为2%，苯甲酰为1%。将单体和引发剂在氮气保护下混合均匀后注入模具，在烘箱内80ºC加热聚合2小时，然后将温度升至110ºC，继续反应2小时。反应结束后，用丙酮冲洗聚合物材料3-5次后，得到最终的人工晶状体材料。该材料的折光指数为1.52，玻璃化转变温度为16.7ºC，伸长率为300%，折叠180º后无折痕，并可在数秒后恢复原形状。利用功率40W的UVA-340紫外灯管照射人工晶状体材料100小时后，其折光指数与伸长率无明显变化。
实施例2：
聚合方法和过程与实施例1相同，选择单体和引发剂如下表：
| 单体 | 质量分数% |
| 甲基丙烯酸-2-苯乙酯 | 88% |
| 丙烯酸-3,5,5-三甲基己酯 | 8% |
| 乙二醇二甲基丙烯酸酯 | 1% |
| 苯甲酰（t-BPO） | 1% |
| 紫外光吸收剂 | 2% |
该材料的折光指数为1.54，玻璃化转变温度为10.5ºC，伸长率为420%，折叠180º后无折痕，并可在数秒后恢复原形状。利用功率40W的UVA-340紫外灯管照射人工晶状体材料100小时后，其折光指数与伸长率无明显变化。
实施例3：
聚合方法和过程与实施例1相同，选择单体和引发剂如下表：
| 单体 | 质量分数% |
| 丙烯酸-3-苯甲氧基丙酯 | 82% |
| 甲基丙烯酸-2,2-二甲基丙酯 | 15% |
| 乙二醇二甲基丙烯酸酯 | 1% |
| 苯甲酰（t-BPO） | 1% |
| 紫外光吸收剂 | 1% |
该材料的折光指数为1.53，玻璃化转变温度为12.5ºC，伸长率为580%，折叠180º后无折痕，并可在数秒后恢复原形状。利用功率40W的UVA-340紫外灯管照射人工晶状体材料100小时后，其折光指数与伸长率无明显变化。
实施例4：
选用单体：第一种单体为甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯，第二种单体丙烯酸-2-乙基己酯，第三种交联剂单体为乙二醇二甲基丙烯酸酯。其中甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯的含量为84%，丙烯酸-2-乙基己酯为14%，乙二醇二甲基丙烯酸酯为1%，苯甲酰为1%。将单体、交联剂和引发剂在氮气保护下混合均匀后注入模具，在烘箱内80ºC加热聚合2小时，然后将温度升至110ºC，继续反应2小时。反应结束后，用丙酮冲洗聚合物材料3-5次后，得到最终的人工晶状体材料。该材料的折光指数为1.52，玻璃化转变温度为16.7ºC，伸长率为300%，折叠180º后无折痕，并可在数秒后恢复原形状。利用功率40W的UVA-340紫外灯管照射人工晶状体材料100小时后，其折光指数稍微降低至1.50，伸长率无明显变化。
实施例5：
聚合方法和过程与实施例1相同，选择单体和引发剂如下表：
| 单体 | 质量分数% |
| 甲基丙烯酸-2-苯乙酯 | 90% |
| 丙烯酸-3,5,5-三甲基己酯 | 8% |
| 乙二醇二甲基丙烯酸酯 | 1% |
| 苯甲酰（t-BPO） | 1% |
该材料的折光指数为1.54，玻璃化转变温度为10.5ºC，伸长率为420%，折叠180º后无折痕，并可在数秒后恢复原形状。利用功率40W的UVA-340紫外灯管照射人工晶状体材料100小时后，其折光指数稍微降低至1.52，伸长率无明显变化。
实施例6：
聚合方法和过程与实施例1相同，选择单体和引发剂如下表：
| 单体 | 质量分数% |
| 丙烯酸-3-苯甲氧基丙酯 | 80% |
| 甲基丙烯酸-2,2-二甲基丙酯 | 19% |
| 乙二醇二甲基丙烯酸酯 | 1% |
| 苯甲酰（t-BPO） | 1% |
该材料的折光指数为1.53，玻璃化转变温度为12.5ºC，伸长率为580%，折叠180º后无折痕，并可在数秒后恢复原形状。利用功率40W的UVA-340紫外灯管照射人工晶状体材料100小时后，其折光指数稍微降低至1.50，伸长率无明显变化。
实施例7：
在实施例1-6所述的制备方法中，调整相关参数进行系列实验：
第一阶段热聚合反应温度分别选择70℃、75℃、80℃，反应时间分别选择1、1.5、2小时；第二阶段反应温度分别选择100℃、105℃、110℃，反应时间，分别选择2、3、4小时。
通过实验参数筛选发现上述各条件下均可成功制备具有较好综合性能可折叠无Glistening现象，适用于人工晶状体的材料。
以上所述仅为本发明的优选实施例，对本发明而言，仅仅是说明性的，而非限制性的；本领域普通技术人员理解，在本发明专利要求所限定的范围内，可对其进行许多改变、修改，甚至等效变更，但都将落入本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种能够有效避免闪辉现象的可折叠人工晶状体，其特征在于，由三种单体聚合而成，第一种单体为含有苯基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，占单体总含量的80%以上；第二种单体为含有枝化烷基链的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯；第三种单体则为交联剂。
2.根据权利要求1所述的可折叠人工晶状体，其特征在于，所述含苯基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体具有如下化学结构式：
其中：A为H，或CH3；
B为(CH2)n，或O(CH2)n，其中n=1-5;
C为零，或CH2。
3.根据权利要求1所述的可折叠人工晶状体，其特征在于，所述含有枝化烷基链的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯为丙烯酸-2-乙基己酯，甲基丙烯酸-2-乙基己酯，丙烯酸-2,2-二甲基丙酯，甲基丙烯酸-2,2-二甲基丙酯，丙烯酸三甲基环己酯，甲基丙烯酸三甲基环己酯，丙烯酸异丁基酯，甲基丙烯酸异丁基酯，丙烯酸-3,5,5-三甲基己酯，甲基丙烯酸-3,5,5-三甲基己酯中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的可折叠人工晶状体，其特征在于，所述交联剂为分子量为1000的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、分子量为600的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、分子量为400的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯或乙二醇二甲基丙烯酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的可折叠人工晶状体，其特征在于，还含有紫外吸收剂。
6.根据权利要求5所述的可折叠人工晶状体，其特征在于，所述紫外吸收剂为商品化的UV-531。
7.根据权利要求5所述的可折叠人工晶状体，其特征在于，第二种单体占可聚合单体质量的1%-15%，第三种交联剂单体占可聚合单体质量的1%-2%，紫外吸收剂占可聚合单体质量的1%-2%。
8.一种权利要求1所述的可折叠人工晶状体的制备方法，其特征在于，将各组分在引发剂引发下进行热聚合。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，将各单体和引发剂按照一定比例在氮气保护下混合均匀后注入模具，在70ºC-80ºC条件下进行热聚合反应，反应1-2小时，然后将温度升至100-110ºC，继续反应2-4小时。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为t-BPO。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂占可聚合单体质量的0.1%-2%。
12.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，聚合结束后，聚合产物用丙酮冲洗数次，除去未反应的单体，最终得到可折叠人工晶状体材料。
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