襻上鑲嵌有藥物緩釋微囊的人工晶狀體的製作方法

2023-12-08 13:34:11

專利名稱：襻上鑲嵌有藥物緩釋微囊的人工晶狀體的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於超聲乳化白內障摘除術中替代眼內晶狀體的可摺疊人工晶狀體，尤其是一種能抑制白內障術後微生物感染及拮抗炎症反應、預防和抑制後發性白內障的襻上鑲嵌藥物緩釋微囊的人工晶狀體。
背景技術：
白內障是全世界範圍致盲的首要原因；目前治療白內障的唯一方法是手術摘除白內障並植入人工晶狀體。雖然白內障手術目前已經發展的相當成熟，但是仍然有一些潛在的術後併發症可能導致手術後視力的下降甚至失明；如白內障術後的細菌性眼內炎、後發性白內障等。大多數感染性眼內炎發生在手術後，其中90%的病例是由細菌引起的(多數為白內障手術弓丨起)。Al Ien等報告3萬例白內障手術，術後感染性眼內炎的發生率為0.057%,發展中國家的發生機率遠遠高於發展國家；儘管該併發症的發生機率並不高，而且隨著無菌操作的規範及藥物的應用，其發生率還在進一步降低；但是因其預後極差及高致盲率，其仍然是人們關注的重點。而後發性白內障則是由於白內障摘除後晶狀體皮質殘留或未完全吸收繼而發生渾濁而導致的併發症，可影響到患者的術後視力恢復及遠期視力。儘管後發性白內障的發生機率，也隨著白內障手術的完善而下降，但是仍然有12.4-17.6%的白內障手術病人術後不得不接受Nd-YAG雷射手術，不僅因此增加了患者的手術費用負擔，還使雷射手術所帶來的相應併發症(如黃斑囊樣水腫、視網膜脫離等)風險增加。因此，對於白內障術後主要的細菌性眼內炎及後發性白內障併發症，我們除給予足夠的重視之外，更應該試圖進一步降低其發生率，提高白內障術後的視覺效果。現有的研究表明，白內障術後細菌性眼內炎往往因微生物尤其是細菌，在手術過程中通過手術切口或藉助植入物進入眼內繁殖而引起的炎症反應。大約60%-80%的病例是由革蘭陽性菌引起 的，10%-15%是革蘭陰性菌；其中表皮葡萄球菌最常見，其次為金黃色葡萄球菌、鏈球菌和桿菌。眾多研究者試圖通過改善人工晶狀體本身屬性或者引入抗炎物質來降低眼內炎的發生率。中國專利CN1701769A「表面磷脂修飾的軟性人工晶狀體及其製造方法」，是將疏水性的人工晶狀體接觸前房的前表面通過磷脂修飾改性為親水性，從而減少細菌和炎症細胞在人工晶狀體的粘附，以此來降低炎症發生率；中國專利CN1608601A「具有光催化塗覆的人工水晶體」，是通過在人工晶體表面塗覆光催化物質，經過光線激發而產生自由基，從而消滅眼前房的微生物，預防和抑制眼內炎；它們雖然能通過改善表面性質或者激發周圍抗炎物質來一定程度地抑制眼內炎，但尚有以下缺點:1)所能影響的範圍僅限於人工晶體表面或者附近區域，範圍不夠，抑菌能力有限；2)親水性或者自由基等對眼內炎的抑制作用及抑制程度並不確定、可調性不高。而後發性白內障的主要病理機制是，白內障摘除後殘留的晶狀體上皮細胞所發生的上皮-間葉細胞轉分化、細胞外基質沉積和晶體纖維再生等。多年以來，很多研究者從研究抑制後發性白內障的藥物種類以及給藥方式多個方面入手，對人工晶狀體本身進行了完善:例如中國專利CN101269240A 「表面帶有抗轉化生長因子β 2抗體膜的人工晶狀體的製造方法」，是通過層層自組裝的方法將抗體沉積到人工晶狀體表面來原位抑制後發性白內障；中國專利CN101053680A 「防治後發障形成的具抗增殖藥塗層的人工晶狀體」、CN200973766Y 「防治後發性白內障的人工晶狀體」，則是分別通過塗層或赤道部外側來固定藥物。他們雖然能通過原位的抗體抑制或者是局部濃度的藥物來抑制殘留的晶狀體上皮細胞增殖，但他們或者是只能通過接觸式的抗體抑制來發揮作用，所能抑制的範圍較小；或者所形成的藥物塗層穩定性差、且存在藥物突釋的可能性大，從而可能對眼內其他組織有毒副作用。

實用新型內容本實用新型的目的是克服上述現有技術存在的不足，提供一種人工晶狀體，該人工晶狀體應能有效抑制白內障術後微生物感染、措抗炎症反應、大大減少白內障術後眼內炎症感染的發生率、預防和抑制後發性白內障從而提高術後的視覺效果，並且不影響人工晶狀體的光學、力學等方面的穩定性，尤其對人體角膜內皮、睫狀體上皮細胞、虹膜、脈絡膜以及視網膜等眼內各組織無毒副作用。本實用新型提供的技術方案是:襻上鑲嵌有藥物緩釋微囊的人工晶狀體，其特徵在於:所述襻上制有至少一個襻孔，襻孔中鑲嵌著帶有抗炎或/和抗後發性白內障藥物的緩釋微囊。所述緩釋微囊，是內部為微囊內核、表面沉積有層層自組裝多層納米膜的球狀結構。所述的襻孔是盲孔或 通孔，孔徑為100-800微米。帶有藥物緩釋微囊的人工晶狀體植入人眼囊袋之後，可以平穩釋放有效濃度的藥物，並可維持有效時長，從而對白內障術後炎症或術後併發症的後發性白內障產生抑制作用，且既不影響人工晶狀體的力學、光學性質，也不會對眼內各組織產生毒副作用，有利於術後的遠期視覺效果，降低手術風險。所述人工晶狀體的材料是聚甲基丙烯酸甲酯、或軟性疏水性聚丙烯酸酯、或矽凝膠。本實用新型的有益效果:I)本實用新型提供的人工晶狀體植入眼內囊袋後，其所攜帶的藥物緩釋微囊將平穩地釋放抑制所攜帶的藥物，可有效抑制眼內細菌、拮抗炎症反應、靶向抑制晶狀體上皮細胞，大大減少白內障術後眼內炎症感染、炎症反應和後發性白內障的發生率，從而提高術後的視覺效果和遠期視力；且所釋放的藥物平穩處於有效濃度與毒副作用濃度之間，從而不影響眼內的其他組織；2)因構成微囊內核的成分及層層自組裝過程中所用的成分，均為生物相容性良好的天然聚電解質或無細胞毒性的聚電解質，具有低毒性及免疫原性，故本實用新型提供的人工晶狀體對人體角膜內皮、睫狀體上皮細胞、虹膜、脈絡膜以及視網膜等眼內各組織無毒副作用，整體都具有良好的生物相容性；3)本實用新型通過較為簡單的層流噴射分散工藝(常規技術)的製作微囊，製備了大小合適、天然無毒、結構穩定、表面帶有適宜電荷和基團的藥物微囊內核，為進一步的緩釋納米膜的附著提供了物理基礎和化學基礎，且構成微囊內核的材料本身也有良好的抑菌抗炎作用(如殼聚糖)；4)本實用新型通過對以固體基質表面電荷與基團為基礎的靜電層層自組裝的經典方法進行改進，利用結構穩定的液態溶液中的微囊內核所帶的適宜電荷，使聚電解質交替沉積在微囊表面，實現了納米膜在微囊表面的牢固裝載，並且實現了納米尺寸上的、可調節的層狀結構，保證了在醫用移植中的可靠穩定和有效性；同時也省略了以固體基質表面電荷與基團為基礎的層層自組裝每個步驟中的繁冗的吹乾操作和對沉積層狀物可能的吹損，使層層自組裝更加簡單省時；5)本實用新型的製造方法可通過改變聚電解質的種類、PH值、濃度、溫度、離子強度等方式，對所沉積的納米緩釋膜的厚度及緻密進行簡單有效的調節，即對不同分子量的藥物、不同釋放要求如時間長短等標準來調節本藥物釋放系統的緩釋能力，且可以通過電鏡等對納米膜大分子聚電解質的分子鏈彼此捲曲、盤繞程度，各層聚電解質相互覆蓋情況的觀察評價，進行可見的、有目的調節；6)本實用新型製造方法中所用的溶劑均為無毒，對環境友好，尤其避免了在大規模工業化生產中可能對環境造成的汙染；且組裝分子可選範圍很廣，除了天然聚電解質，也可以是合成型的聚電解質，甚至蛋白質、多糖、DNA等帶有電荷的生物大分子也可採用；7)本實用新型製造工藝較為簡單、省時，所需依賴的儀器價格低廉、易於獲得和推廣；所採用的原料都價格低廉，因此非常適合成為一種性能良好、價格低廉、可大規模生產的工業化產品。

圖1-1至圖1-5是本實用新型在顯微鏡下的結構示意圖。其中圖1-1是本實用新型的主視結構示意圖；圖1-2是本實用新型襻孔所可以處於的位置的示意圖；圖1-3是本實用新型的俯視結構示意圖；圖1-5是圖1-3中的A部放大結構示意圖；圖1-4是本實用新型中的襻孔採用盲孔時的結構示意圖。圖2-1是本實用新型中藥物緩釋微囊的掃面電鏡照片；圖2-2是本實用新型中藥物緩釋微囊的表面沉積的納米膜的掃面電鏡照片；圖2-3是本實用新型中藥物緩釋微囊囊材的剖面掃面電鏡照片。圖3是反應形成海藻酸鈣/鋇藥物微球的微囊發生器結構示意圖。圖4表示在液態環境中在微囊內核基礎上通過層層自組裝形成藥物緩釋微囊的過程示意圖，圖中箭頭前後的視圖分別表示組裝層數的增加。圖5表示通過石英晶體微天平來跟蹤記錄藥物微球表面(殼聚糖/海藻酸鈉)/(明膠/PSS)多層膜的層層自組裝過程`，即組裝了一層(殼聚糖/海藻酸鈉)，十個雙層(明膠/PSS)。圖6-1至圖6-2是不同人工晶狀體抑菌能力對比的掃面電鏡照片；其中圖6-1顯示普通人工晶狀體的抑菌能力；圖6-2顯示本實用新型中襻上鑲嵌有抗生素藥物緩釋微囊的人工晶狀體的抑菌能力；均在表面放入表皮葡萄球菌菌液並培養24小時後，對細菌量的影響進行觀察，來判斷該人工晶狀體在體外對表皮葡萄球細菌的抑制能力。圖7-1至圖7-4是不同人工晶狀體對晶狀體上皮細胞行為的影響對比的顯微鏡照片；其中圖7-1為未處理的普通人工晶狀體表面細胞劃痕初的形態；圖7-2為未處理的普通人工晶狀體表面細胞劃痕24小時後的形態；圖7-3為本實用新型中鑲嵌有抗後發性白內障藥物緩釋微囊的人工晶狀體表面細胞劃痕初的形態；圖7-4為本實用新型中鑲嵌有抗後發性白內障藥物緩釋微囊的人工晶狀體表面細胞劃痕24小時後的形態。
具體實施方式
襻上鑲嵌有藥物緩釋微囊的人工晶狀體的製造方法，依照以下步驟依次進行:[0019]I)在人工晶狀體I的襻2上雕琢I個或多個直徑100-800微米的襻孔，超聲清洗備用;2)製備微囊內核:將溶解有藥物(任意濃度的藥物均可；優選飽和濃度的藥物)的海藻酸鈉溶液(海藻酸鈉的重量比例為0.1-2.0%)吸入注射器，並連接微囊發生器(微囊發生器的參數:噴頭口徑100-800 μ m、微量泵泵速0.1-50.0ml/min、振動頻率
0.01-10.0OKHZ)使海藻酸鈉溶液形成均勻穩定的小液滴，滴入到l-1000mmol/L氯化鈣溶液5或氯化鋇溶液(氯化鈣溶液或氯化鋇溶液中的溶劑均為水)中，反應1-100分鐘形成海藻酸鈉鈣或海藻酸鈉鋇藥物微球；接著用緩衝液衝洗後，置於濃度為0.01-1000mg/ml的帶正電荷的聚電解質水溶液中反應1-100分鐘，形成海藻酸鈉/聚電解質囊材材料的微囊內核(此時微囊內核的表面帶正電荷);隨後就能進入步驟3)進行多層納米膜的層層自組裝處理了 ；也可在進入步驟3)之前再進行以下處理，使微囊內核的表面帶負電荷:用緩衝液衝洗後再置於0.1-1%重量比例的海藻酸鈉溶液中反應1-100分鐘，形成海藻酸鈉/聚電解質/海藻酸鈉的微囊內核，再用緩衝液漂洗；上述緩衝液為磷酸鹽緩衝液。3)在微囊內核的表面層層自組裝多層納米膜:將上述得到的微囊內核浸入與其表面電荷相反且濃度為0.01-1000mg/ml的聚電解質水溶液中吸附1_120分鐘，然後以去離子水漂洗；再將該微囊置入與前一聚電解質所帶電荷相反且濃度為0.01-1000mg/ml的聚電解質水溶液中吸附1-120分鐘，然後以去離子水漂洗；重複進行本步驟的上述組裝過程至少一次；4)將獲得的微囊放入-80攝氏度的冰箱中冷藏，然後放入真空乾燥器中進行24小時真空乾燥處理後，即得到不 含水的幹態微囊(通常含水率為3%-5%即可);微囊的直徑應等於或大於襻孔的直徑，以便在安裝時利用微囊變形產生的膨脹力進行固定；5)在顯微鏡下，將幹態微囊輕輕鑲入人工晶狀體的襻孔中，依靠幹態微囊的彈性變形產生的膨脹力固定在襻孔中，即可得襻上鑲嵌有藥物緩釋微囊的人工晶狀體；此後環氧乙烷消毒，密封包裝即可。所述步驟2)中海藻酸鈉溶液中海藻酸鈉的重量比例為0.1-2.0%，其餘是水。所述在人工晶狀體襻上雕琢的方法是以下方法中的任意一種:通過鑽頭、蝕刻器、專用空心針頭對人工晶狀體襻進行打磨鏤刻或者利用雷射對人工晶狀體襻進行光點燒灼蝕刻。所述襻孔可以是通孔，或圖1-4所示的盲孔；襻孔在人工晶狀體襻上的位置，可以是如圖1-2-1和圖1-2-3所示的從光學部邊緣與襻交界處到襻的尖端的任意位置；還可以如圖1-2-2所示的在襻的內部雕琢任何長度及直徑的中空管狀空腔，用於鑲嵌藥物緩釋微囊。所述微囊發生器是指任意可以利用層流噴射分散技術，在施加一定頻率的振動時，將層流噴射液體分散成單一粒徑液滴的微囊包裝系統；該微囊發生器可直接外購獲得。所述聚電解質最好採用天然聚電解質或者無細胞毒性的聚電解質，包括帶正電荷的聚電解質殼聚糖、明膠、多聚賴氨酸、聚烯丙基胺鹽鹽酸鹽(以下簡稱PAH)、聚乙烯亞胺(以下簡稱PEI)，以及帶負電荷的聚電解質海藻酸鈉、聚苯乙烯磺酸鈉(以下簡稱PSS)、肝素、透明質酸鈉；聚電解質微囊囊材和相鄰的各層自組裝聚電解質之間，均相互間隔地帶正電或帶負電，以利於彼此可以相互進行吸附反應。上述過程中所用到的所有聚電解質溶液及衝洗夜，也都預先溶解了飽和濃度的藥物，以將過程中微囊中的藥物在溶液中的損失降到最低。因此，本實施例中所製備的加替沙星藥物緩釋微囊的內部及外層納米膜中都存在可以緩慢釋放的藥物，從而組成了一個擁有多個緩釋來源的綜合的藥物緩釋系統；所述襻上鑲嵌有抗炎及抗後發性白內障藥物緩釋微囊的人工晶狀體的製造方法中，海藻酸鈉/聚電解質囊材的形成過程是一個水溶性的海藻酸鈉轉變成不溶於水的海藻酸鈣/鋇的過程，二價陽離子通過離子鍵結合臨近海藻酸分子鏈上的羧酸基團後，二價陽離子被包圍在相鄰的分子鏈之間，形成一個類似雞蛋盒的結構。當帶相反電荷的聚電解質微囊囊材與該結構接觸後，可替換二價陽離子，與海藻酸鈉交聯為更為穩定的海藻酸鈉/聚電解質囊材的物質。所述襻上鑲嵌有抗炎及抗後發性白內障藥物緩釋微囊的人工晶狀體的製造方法中，海藻酸鈉/聚電解質囊材/海藻酸鈉微囊表面本身所帶的負電荷及羧基等集團，使其能夠在此藥物微囊內核上繼續以層層自組裝的方式加載納米級別的緩釋膜；所形成的納米膜中，大分子聚電解質的分子鏈彼此捲曲、盤繞，各層聚電解質相互覆蓋，成為納米膜緩釋的
物理基礎。上述方法中的吸附時間長短是根據所用溶液的濃度大小進行選擇，如溶液濃度大時一般採用的吸附時間可比較短，反之吸附時間長。此外，上述方法中微囊表面的層層自組裝納米膜的組裝的聚電解質先後順序可根據微囊內核表面所帶電荷的正負、所備有的溶液等不同條件來進行選擇(例如所採用的為海藻酸鈉/殼聚糖/海藻酸鈉微球，因其表面所帶為負電，則其後先吸附帶正電的聚電解質，再吸附帶負電的聚電解質；若所採用的為海藻酸鈉/殼聚糖/海藻酸鈉/殼聚糖微球，則需調換上述次序)，並不影響正負電荷的吸引，從而確保層層自組裝納米膜的穩定形成。另外，上述方法中微囊表面的層層自組裝納米膜的厚度及緻密度可根據所選的層層自組裝的聚電解質種類來調整(例如當選擇聚苯乙烯磺酸鈉/明膠系統時，其形成的納 米緩釋膜的厚度為聚苯乙烯磺酸鈉/聚乙烯亞胺系統的幾倍至幾十倍，其納米膜的緻密性也更高)，以此來調整層層自組裝納米膜對不同藥物的緩釋能力，從而確保緩釋能力的穩定有效。所述襻上鑲嵌有抗炎及抗後發性白內障藥物緩釋微囊的人工晶狀體的製造方法中，所用的藥物是可以抑制白內障術後微生物感染及拮抗炎症反應、預防和抑制後發性白內障的所有的眼科常用藥及新藥。抑制白內障術後微生物感染及拮抗炎症反應包括:抗生素和抗炎藥，前者可以直接或者間接地殺死或抑制微生物，種類繁多，包括內醯胺類抗生素、氟喹諾酮類抗菌素、大環內酯類抗生素、氨基糖苷類抗生素、四環素類、利福黴素類、多粘菌素B、夫西地酸、氯黴素、萬古黴素等，如；後者抗炎藥包括留體類抗炎藥和非留體抗炎藥，留體類抗炎藥主要是指皮質類激素，抗炎效果良好，但長期使用可引起水鹽代謝和糖、脂肪、蛋白質代謝的嚴重紊亂，而非留體抗炎藥儘管種類繁多，但它們都是通過抑制環氧化酶的活性，抑制花生四烯酸，阻止前列腺素的合成和釋放，從而阻止血栓素和緩激肽等炎性介質來發揮抗炎作用，包括乙醯水楊酸鹽類、非乙醯基水楊酸鹽類、非水楊酸鹽類。抑制白內障術後併發症的後發性白內障的藥物主要是通過抑制白內障術後殘留的晶狀體上皮過度增殖、移行於後囊膜，或者轉化為成纖維細胞等作用來發揮抑制後發性白內障的作用，其主要包括抗代謝類藥物及有絲分裂抑制劑、抑制炎症反應的藥物、免疫毒素及細胞毒素、抑制細胞與細胞外基質黏附的藥物、誘導細胞凋亡藥物等。具體藥物見表I。表1:本實用新型藥物緩釋系統所能選用的藥物列表
權利要求1.襻上鑲嵌有藥物緩釋微囊的人工晶狀體，其特徵在於:所述襻上制有至少一個襻孔，襻孔中鑲嵌著帶有抗炎藥物或/和抗生素或/和抗後發性白內障藥物的緩釋微囊。
2.根據權利要求1所述的襻上鑲嵌有藥物緩釋微囊的人工晶狀體，其特徵在於所述緩釋微囊，是內部為微囊內核、表面沉積有層層自組裝多層納米膜的球狀結構。
3.根據權利要求2所述的襻上鑲嵌有藥物緩釋微囊的人工晶狀體，其特徵在於所述的襻孔是盲孔或通孔，孔徑為100-800微米。
4.根據權利要求3所述的襻上鑲嵌有藥物緩釋微囊的人工晶狀體，其特徵在於所述人工晶狀體的材料是 聚甲基丙烯酸甲酯、或軟性疏水性聚丙烯酸酯、或矽凝膠。
專利摘要本實用新型涉及襻上鑲嵌有藥物緩釋微囊的人工晶狀體。目的是提供的人工晶狀體應能有效抑制白內障術後微生物感染、拮抗炎症反應、大大減少白內障術後眼內炎症感染的發生率、預防和抑制後發性白內障從而提高術後的視覺效果，並且不影響人工晶狀體的光學、力學等方面的穩定性，尤其對人體角膜內皮、睫狀體上皮細胞、虹膜、脈絡膜以及視網膜等眼內各組織無毒副作用。技術方案是襻上鑲嵌有藥物緩釋微囊的人工晶狀體，其特徵在於所述襻上制有至少一個襻孔，襻孔中鑲嵌著帶有抗炎或/和抗後發性白內障藥物的緩釋微囊。
文檔編號A61L27/54GK203089455SQ201320064460
公開日2013年7月31日 申請日期2013年2月1日 優先權日2013年2月1日
發明者姚克, 滕文琪, 崔建濤 申請人:浙江大學醫學院附屬第二醫院