本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領域，具體地，涉及一種基于海洋生物物質的高透氧性材料及其制備方法與應用。
背景技術：
：角膜接觸鏡(簡稱接觸鏡)是一種精致的眼科醫(yī)療器械，主要用途是矯正視力、保持自然面容、醫(yī)療等。角膜接觸鏡的透氧能力常用氧氣滲透系數(shù)(DK)或氧氣傳導系數(shù)(DK/t)來表示，其中，D為O2在材料中的擴散系數(shù)，K為O2在材料中的溶解系數(shù)，DK為D和K的乘積，單位為banrrer，t為鏡片的中心厚度，單位為毫米(mm)。研究指出，要滿足無角膜水腫的日戴要求，DK/t值必須大于24banrrers/mm。過夜佩戴時，DK/t必須大于87banrrers/mm，但存在4％的角膜水腫，只有當DK/t>125banrrers/mm時，才能保證延長佩戴時不會引起因缺氧引起的相關癥狀。可以連續(xù)佩戴7天、30天或者更長時間的接觸鏡，能減少日戴型所帶來的麻煩，為藥物的緩釋、控釋等眼部的治療提供可能性。透氧能力是決定鏡片是適合于日戴還是延長佩戴的首要因素，大多數(shù)的消費者在選擇接觸鏡時會考慮是否適合延長佩戴，因此，高透氧性角膜接觸鏡有很大的市場需求。而目前常見的水凝膠接觸鏡的DK/t值仍有待提高。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的角膜接觸鏡透氧性等較差的缺陷，提供一種基于海洋生物物質的高透氧性材料及其制備方法與應用。為了獲得透氧性高、舒適性強的角膜接觸鏡，本發(fā)明的發(fā)明人進行了大量實驗，結果發(fā)現(xiàn)，將海藻酸等海洋生物物質與具有硅氧基團的含硅物質作為原料制得的角膜接觸鏡的透氧性和舒適性均較佳，因此，第一方面，本發(fā)明提供了一種高透氧性材料，該高透氧性材料由含硅物質和生物活性物質復合而成，其中，所述含硅物質具有硅氧基團，所述生物活性物質選自海藻酸、膠原蛋白、透明質酸以及它們的鹽中的至少一種。第二方面，本發(fā)明提供了一種高透氧性材料的制備方法，該方法包括：在酸性條件下，將含硅物質與生物活性物質混合，再將得到的混合物在交聯(lián)劑的存在下進行交聯(lián)。優(yōu)選地，本發(fā)明的方法包括如下步驟：(1)將分散于氫離子濃度為10-3-10-6mol/L的酸溶液中的含硅物質與生物活性物質混合，所述含硅物質選自硅膠、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷中的至少一種，所述硅膠的粒徑為200-800目，所述生物活性物質選自海藻酸、海藻酸鈉、海藻酸鉀、膠原蛋白、透明質酸、透明質酸鈉和透明質酸鉀的至少一種；(2)在15-35℃下，將步驟(1)得到的混合物在交聯(lián)劑的存在下交聯(lián)2-5h；其中，相對于100重量份的所述生物活性物質，所述含硅物質的用量為1-10重量份，所述交聯(lián)劑的用量為0.01-5重量份。第三方面，本發(fā)明提供了由第二方面所述的方法制得的高透氧性材料。第四方面，本發(fā)明提供了第一方面或第三方面所述的高透氧性材料、或者第二方面所述的方法在制備角膜接觸鏡、角膜支架材料或角膜替代物中的應用。通過上述技術方案，本發(fā)明獲得了可以滿足延長配戴對高透氧性的要求而且具有良好配戴舒適性(含水量高)的高透氧性材料，對長期佩戴型角膜接觸鏡以及緩控釋角膜疾病治療劑型的研發(fā)有重要的現(xiàn)實意義和廣闊的應用前景。此外，由于采用具有良好生物相容性的海洋生物物質(海藻酸、膠原蛋白、透明質酸以及它們的鹽)，使得本發(fā)明的高透氧性材料的生物相容性好、安全性能高。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。具體實施方式以下對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明提供的高透氧性材料由含硅物質和生物活性物質復合而成，其中，所述含硅物質具有硅氧基團，所述生物活性物質選自海藻酸、膠原蛋白、透明質酸以及它們的鹽中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明，對含硅物質和生物活性物質的用量沒有特別的要求，相對于100重量份的所述生物活性物質，所述含硅物質的用量優(yōu)選為1-10重量份。根據(jù)本發(fā)明，所述膠原蛋白可以為各種常見的膠原蛋白，可以為來源于哺乳動物的膠原蛋白，也可以為其他來源的膠原蛋白，優(yōu)選為魚類膠原蛋白，更優(yōu)選為分子量為8-350kDa的膠原蛋白，最優(yōu)選為I型膠原蛋白。根據(jù)本發(fā)明，所述透明質酸的分子量優(yōu)選為80-2000kDa。本發(fā)明中，海藻酸、膠原蛋白或透明質酸的鹽也可以用于獲得本發(fā)明的高透氧性材料，更優(yōu)選地，所述生物活性物質選自海藻酸、海藻酸鈉、海藻酸鉀、膠原蛋白、透明質酸、透明質酸鈉和透明質酸鉀的至少一種。根據(jù)本發(fā)明，所述含硅物質可以為本領域常用于制備角膜接觸鏡的各種具有硅氧基團的含硅物質，優(yōu)選情況下，所述含硅物質選自硅膠、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷中的至少一種。所述硅膠的粒徑優(yōu)選為200-800目。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的高透氧性材料在交聯(lián)劑的存在下，由含硅物質和生物活性物質復合而成。相對于100重量份的所述生物活性物質，所述交聯(lián)劑的用量優(yōu)選為0.01-5重量份，更優(yōu)選為0.1-3重量份。所述交聯(lián)劑可以為本領域常用的可以使所述生物活性物質發(fā)生交聯(lián)的物質，優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑為氯化鈣，和/或1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺與N-羥基琥珀酰亞胺的混合物(EDC/NHS，二者的摩爾比通常為1：0.1-2)。本發(fā)明提供的制備高透氧性材料的方法包括：在酸性條件下，將含硅物質與生物活性物質混合，再將得到的混合物在交聯(lián)劑的存在下進行交聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明，對含硅物質和生物活性物質的用量沒有特別的要求，相對于100重量份的所述生物活性物質，所述含硅物質的用量優(yōu)選為1-10重量份。根據(jù)本發(fā)明，所述膠原蛋白可以為各種常見的膠原蛋白，可以為來源于哺乳動物的膠原蛋白，也可以為其他來源的膠原蛋白，優(yōu)選為魚類膠原蛋白，更優(yōu)選為分子量為8-350kDa的膠原蛋白，最優(yōu)選為I型膠原蛋白。為了保持膠原蛋白的活性，當采用膠原蛋白與含硅物質復合獲得高透氧性材料時，含硅物質與生物活性物質混合的步驟在0-20℃的溫度下實施。根據(jù)本發(fā)明，所述透明質酸的分子量優(yōu)選為80-2000kDa。本發(fā)明中，海藻酸、膠原蛋白或透明質酸的鹽也可以用于獲得本發(fā)明的高透氧性材料，更優(yōu)選地，所述生物活性物質選自海藻酸、海藻酸鈉、海藻酸鉀、膠原蛋白、透明質酸、透明質酸鈉和透明質酸鉀中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明，所述含硅物質可以為本領域常用于制備角膜接觸鏡的各種具有硅氧基團的含硅物質，優(yōu)選情況下，所述含硅物質選自硅膠、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷中的至少一種。所述硅膠的粒徑優(yōu)選為200-800目。根據(jù)本發(fā)明，相對于100重量份的所述生物活性物質，所述交聯(lián)劑的用量優(yōu)選為0.01-5重量份，更優(yōu)選為0.1-3重量份。所述交聯(lián)劑可以為本領域常用的可以使所述生物活性物質發(fā)生交聯(lián)的物質，優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑為氯化鈣，和/或1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺與N-羥基琥珀酰亞胺的混合物(EDC/NHS，二者的摩爾比通常為1：0.1-2)。所述交聯(lián)劑可以以溶液的形式使用，所述交聯(lián)劑在溶液中的濃度可以為0.05-3mol/L。優(yōu)選地，所述酸性條件的pH值為3-6。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，在將含硅物質與生物活性物質混合之前，使所述含硅物質分散在酸溶液中，其中，所述酸溶液的氫離子濃度為10-3-10-6mol/L。對于每摩爾(克)的含硅物質，通常采用0.2-10L(或0.2-5L)的酸溶液進行分散。所述分散可以采用常規(guī)的方式進行，只要使含硅物質充分分散，從而有利于后續(xù)的交聯(lián)步驟即可，例如可以采用超聲分散(超聲分散的頻率為35-50kHz，超聲分散的時間可以為15-30min)。當所述含硅物質為硅膠時，為了使獲得的高透氧性材料具有更佳的舒適性和透光性，可以對硅膠進行除雜，除雜的方式可以為本領域公知的各種方式，更優(yōu)選地，所述方法還包括：在將所述含硅物質分散在酸溶液中之前，將所述含硅物質進行如下處理(以對使用的硅膠進行除雜)：(a)在50-100℃下將含硅物質用酸液處理2-10h，再用水洗滌至中性；(b)在20-50℃下，將步驟(1)處理后的含硅物質置于鹽酸和乙醇的混合液中浸泡2-10h，用水洗滌至中性。步驟(a)中，所述酸液的氫離子濃度優(yōu)選為1-10mol/L。所述酸液中的酸優(yōu)選為硫酸、硝酸和鹽酸中的至少一種。步驟(b)中，所述鹽酸和乙醇的混合液中，鹽酸中氫離子的濃度為0.005-0.05mol/L，鹽酸和乙醇的體積比為1:0.1-5。本發(fā)明中，所述酸溶液中的酸為醋酸、硫酸、硝酸和鹽酸中的至少一種。所述酸溶液中的酸、步驟(a)使用的酸液中的酸和步驟(b)中使用的酸可以相同或不同。根據(jù)本發(fā)明，對所述交聯(lián)的條件沒有特別的要求，只要能夠使所述生物活性物質發(fā)生交聯(lián)即可，但優(yōu)選地，所述交聯(lián)的條件包括：溫度為15-35℃，時間為2-5h。根據(jù)本發(fā)明，所述方法還可以包括在交聯(lián)之前對混合物進行除氣泡，除氣泡的方式可以為離心的方式，也可以為抽真空的方式，本領域技術人員能夠對此進行選擇，本文不再贅述。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述制備高透氧性材料的方法包括如下步驟：(1)將分散于氫離子濃度為10-3-10-6mol/L的酸溶液中的含硅物質與生物活性物質混合，所述含硅物質選自硅膠、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷中的至少一種，所述硅膠的粒徑為200-800目，所述生物活性物質選自海藻酸、海藻酸鈉、海藻酸鉀、膠原蛋白、透明質酸、透明質酸鈉和透明質酸鉀的至少一種；(2)在15-35℃下，將步驟(1)得到的混合物在交聯(lián)劑的存在下交聯(lián)2-5h；其中，相對于100重量份的所述生物活性物質，所述含硅物質的用量為1-10重量份，所述交聯(lián)劑的用量為0.01-5重量份。本發(fā)明中，所述生物活性物質可以以溶液的形式與含硅物質混合，所述生物活性物質在溶液中的濃度可以為5-200mg/mL，例如，對于海藻酸或其鹽，溶液的濃度可以為10-200mg/mL；對于膠原蛋白或其鹽，溶液的濃度可以為5-50mg/mL；對于透明質酸或其鹽，溶液的濃度可以為10-40mg/mL。本發(fā)明使用的含硅物質和生物活性物質可以通過化學合成方法得到，也可以商購獲得，在此不再贅述。本發(fā)明還提供了由上述方法制得的高透氧性材料。此外，本發(fā)明還提供了上述方法、或者高透氧性材料在制備角膜接觸鏡、角膜支架材料或角膜替代物中的應用。在使用本發(fā)明的上述方法制備角膜接觸鏡、角膜支架材料或角膜替代物時，可以直接使交聯(lián)在(角膜接觸鏡、角膜支架材料或角膜替代物的)模具中進行，例如，可以將含硅物質與生物活性物質混合得到的混合物直接置于模具中，再往模具中添加交聯(lián)劑進行交聯(lián)，即可獲得具有特定形狀的角膜接觸鏡、角膜支架材料或角膜替代物。以下將通過實施例對本發(fā)明進行詳細描述。以下實施例中，硅膠購自青島海洋化工有限公司；3-氨基丙基三甲氧基硅烷購自Sigma；海藻酸鈉購自青島明月海藻有限公司；魚膠原蛋白分離自深海鱈魚，分子量為300-350kDa(即I型膠原蛋白)；透明質酸鈉購自Solarbio，分子量為80-2000kDa；EDC與NHS均購自Sigma，貨號分別為39391和130672；角膜接觸鏡的厚度采用角膜測厚儀測得。實施例1(1)在70℃下將硅膠(300-400目)用濃硫酸(98重量％)處理2h后，用蒸餾水清洗多次至中性，再經(jīng)0.01M鹽酸：無水乙醇＝1:1(v/v)，在37℃下處理2h，用蒸餾水清洗多次至中性，20℃干燥24h備用；(2)取0.01g經(jīng)步驟(1)處理后的硅膠置于2mL的醋酸溶液(pH4)中超聲(40kHz)分散20min后，加入到濃度為25mg/mL的海藻酸鈉的溶液(4mL)中，渦旋混合均勻，離心除氣泡；取300μL滴加到角膜接觸鏡的模具中，將塞子緩慢塞住，從邊緣縫隙中滴加0.2mol/L的CaCl2溶液10μL，輕旋塞子，置于25℃下2h，即得厚度為100μm的角膜接觸鏡。實施例2(1)在80℃下將硅膠(800目)用濃硫酸(98重量％)處理5h后，用蒸餾水清洗多次至中性，再經(jīng)0.01M鹽酸：無水乙醇＝1:5(v/v)，在50℃下處理2h，用蒸餾水清洗多次至中性，20℃干燥24h備用；(2)取0.008g經(jīng)步驟(1)處理后的硅膠置于2mL的醋酸溶液(pH6)中超聲(40kHz)分散20min后，加入到濃度為20mg/mL的魚膠原蛋白的溶液(5mL)中，渦旋混合均勻，離心除氣泡；取300μL滴加到角膜接觸鏡的模具中，將塞子緩慢塞住，從邊緣縫隙中滴加0.05mol/L的EDC/NHS混合液10μL，輕旋塞子，置于20℃下4h，即得厚度為100μm的角膜接觸鏡。實施例3(1)在4℃下將1mg的3-氨基丙基三甲氧基硅烷分散(40kHz超聲分散20min)到3mL的醋酸溶液(pH3)中，繼而加入到10mL透明質酸鈉的溶液(濃度為10mg/mL)中，在冰浴狀態(tài)下渦旋混合10min，離心除氣泡，取混合液100μL滴加到角膜接觸鏡的模具中，將塞子緩慢塞住，從邊緣縫隙中滴加1mol/L的EDC/NHS混合液10μL，輕旋塞子，置于15℃下5h，即得厚度為100μm的角膜接觸鏡。實施例4按照實施例2的方法制備角膜接觸鏡，不同的是，使用的“魚膠原蛋白”由“豬膠原蛋白(分子量為8-10kDa)”代替，獲得的角膜接觸鏡的厚度為100μm。測試例1測定以上實施例獲得的角膜接觸鏡的各個參數(shù)，如透光率、氧氣傳導系數(shù)(DK/t)、含水量等，具體方法參照國家標準(GB/T11417.5-2012和GB/T11417.7-2012)，結果如下表1所示。表1實施例編號透光率(％)DK/t(banrrers/mm)含水量(重量％)實施例19510663實施例29312970實施例39110252實施例4878147從表1所示的結果可以看出，實施例獲得的高透氧性材料的透光率高、氧氣傳導系數(shù)滿足理想延長佩戴的要求且含水量較高。因此，本發(fā)明的高透氧性材料具有高透氧性，且其含水量較高，從而同時具有較佳的舒適性。以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內容。當前第1頁1 2 3