本发明涉及眼科医疗器械用品，尤其涉及一种活性人工角膜及其制备方法。
背景技术：
角膜疾病是目前全球主要致盲性眼病，占眼科致盲性眼病的第二位。我国有角膜病患者3237万人，已经致盲患者已达400多万人，且随着创伤、化学伤、感染等患者增多，致盲群体每年以10多万增加。治疗角膜疾病的最佳方法是角膜移植，在这些患者当中，绝大多数人可以通过角膜移植重见光明。但由于供体角膜材料来源的严重紧缺，每年能够进行角膜移植的患者仅为5000人左右，只占到实际需要手术病例的2％，远远无法满足病患需要。
角膜疾病不仅使患者丧失劳动能力，降低生活质量，造成身体与精神上的损害，也对家庭造成严重的损失和经济负担，对社会也造成极大不利影响。因此，角膜替代物---人工角膜成为治疗此类疾病有效、可行的手术途径，寻求理想的人工角膜一直是众多患者的梦想，也是科技工作者的努力方向。
人工角膜是用异质成形材料制成的一种特殊屈光装置，通过手术植入患眼，取代混浊病变的角膜组织，从而达到保持眼球完整、去除感染病灶、恢复角膜透明、获得视觉功能等目的。
目前临床上获得应用的人工角膜都是国外产品，具体包括boston人工角膜、pintcueei人工角膜、osteo-odonto人工角膜、alphacor人工角膜，以及strampelli人工角膜等。尚未有获得广泛临床应用的我国自主的人工角膜产品。这些国外产品的特点如下：(1)boston人工角膜(dohlman型)需要安装在一新鲜的供体角膜植片上，即还是需要供体的角膜才能完成治疗；患者在术后需配戴软性角膜接触镜片，以防眼部泪液蒸发以及减少人工角膜的凹陷，从而减少供体角膜支架坏死和融解的可能性；人工角膜纤维渗出膜形成、青光眼、持续性上皮缺损、无菌性玻璃体炎、眼内炎及视网膜脱离是boston人工角膜术后最常见的并发症，其中，人工角膜纤维渗出膜形成的发病率更高达24～65％。而且，部分患者术后还会发生结膜瓣漏水、角膜前基质变薄溶解等并发症，甚至导致人工角膜排出。(2)俄罗斯产micof人工角膜应用于眼部化学伤有一定疗效，但存在手术方法较复杂、并发症较多等问题；(3)以chirilapros人工角膜为基础进行自主研发改良型聚羟乙基丙烯酸甲酯-聚甲基丙烯酸甲酯一体化人工角膜，目前尚处在动物试验阶段。
从目前应用的结果来看，无论是boston、osteo或alphacor人工角膜，其人工材料与机体的生物相容性、手术过程的复杂性、术后的长期疗效、术后各种并发症的防治、术后最佳视功能的维持等都尚待提高，这些问题是角膜盲患者复明的最大障碍，亦是患者术后视力的最大威胁，也极大地限制了人工角膜的进一步发展及广泛应用。随着社会经济的迅速发展，人们对健康的关注度也越来越高，医疗器械的发展必须与现代科技相结合，跟上时代发展的步伐，才能满足人们日益增长的对治疗效果的需求。
目前，在人工角膜方面，中国知识产权局授权了发明专利18项，公开发明专利22项，例如：cn1141067c公开了一种用溶胀聚合粒子滤出法制备人工角膜的方法，通过标准筛筛取成孔剂，将生物相容性聚合物用四氢呋喃溶解制成饱和溶液，再与成孔剂搅拌混合后灌注于环形模具中制得的中空圆柱半成品，再将引发剂、交联剂、生物相容性聚合物单体的混合液倒入半成品中进行反应，然后把已成型的人工角膜毛坯切割、打磨与离子水浸泡，得到人工角膜。
cn1128096c公开了一种生物诱导型活性人工角膜的制备方法，具体包括将壳聚糖溶于酸溶液，将胶原和透明质酸溶于水；将壳聚糖酸溶液与胶原和透明质酸的水溶液在室温下搅拌；得到的混合液中加入碳二亚胺交联剂、成纤维细胞生长因子，表皮细胞生长因子和细胞转化生长因子，再充分混合半小时；将得到的混合液注入预制的角膜模具中，注满角膜模具后将其放入烘箱内烘干后取出得角膜制品；用清水浸泡清洗烘干后所得的角膜制品以去除残留杂质，并使其在水中放置，制得了生物诱导型活性人工角膜。
cn100340309c公开了一种生物诱导型活性人工角膜，组分包括壳聚糖0.5％～3％、胶原0.5％～3％、透明质酸0.1％～0.5％、水93.5％～98.8％，为助于刺激自体生长因子富集速度，在材料上整合角膜生长因子。
cn102920532b公开了一种人工角膜，包括支架和镜柱，支架沿一球面延展，中心处设有孔状的由医用甲基丙烯酸甲酯制成的支架座，内壁设置有内螺纹；镜柱的径向截面为圆形；包括依次连接且共轴设置的导入段、螺纹段和外露段；螺纹段的周面带有与所述内螺纹配合的外螺纹，支架与所述镜柱配合时，凸面的凸出方向与所述支架的凸出方向一致。
cn104368046b公开了一种纤维增强型载药水凝胶人工角膜裙边支架及其制备方法，裙边支架由亲水性水凝胶、纤维和可生物降解载药微球组成，纤维的含量为6～10％、可生物降解载药微球的含量为8～15％、亲水性水凝胶的含量为75～86％，纤维无序地分布在亲水性水凝胶中。
cn1314461c公开了一种生物活性人工角膜，包括光学中心和周边支架，周边支架是由生物活性钙盐、高分子聚乙烯醇、溶剂制备，先将聚乙烯醇溶于溶剂，加入生物活性钙盐混合均匀得混合溶液后加入致孔剂得混合物，将混合物置于模具成型为中空圆柱体周边支架，在周边支架内腔中成形光学中心后将其在去离子水中除去残留的溶剂、致孔剂和其它杂质。
cn100484497c公开了一种具有生物活性的人工角膜的制备方法，以动物角膜基质为材料，采用酶消化、反复冻融、洗涤、co-60辐照、复合促进角膜细胞生长或/和阻止局部病变发展的功能组分的步骤制备获得人工角膜。
cn101380486b提供了一种活性再生人工角膜移植物及其制备方法，组成成分包括壳聚糖、胶原、硫酸软骨素、聚乙二醇、聚乙烯醇和、三蒸水，还包括适量角膜细胞生长因子、纤维连接蛋白和层粘连蛋白。将壳聚糖、胶原和硫酸软骨分别溶于盐酸、醋酸和水，然后按比例将各组分在室温下搅拌混匀后注入模具中烘干，再用水浸泡清洗烘干后获得人工角膜制品。
cn101843923b公开了一种利用新鲜羊膜制备组织工程人工角膜内皮载体支架的方法，先采用硫酸妥布霉素液对新鲜羊膜进行浸泡消毒，经胰蛋白酶-edta消化液倒置消化后，用细胞刮刀轻刮羊膜上皮面以全部去除残留上皮细胞，获得去上皮层羊膜，平铺在培养板孔中牢固干贴后，用去上皮层羊膜专用包被液进行包被处理，吸出包被液晾干后即可作为组织工程人工角膜内皮的载体支架使用。
cn102580147b公开了一种具有抗菌活性的人工角膜，包括多孔周边支架部与光学中心部，支架部包括具有抗菌性的壳聚糖衍生物、聚乙烯醇、纳米磷酸盐，光学中心部包括聚乙烯醇水凝胶、聚甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶。
cn102755204b公开了一种新型组装式人工角膜，包括中央光学部分和固定支架部分，光学部分包括球盖体和柱形透明体，球盖体的上表面为球面，下表面与透明体的上表面连接，支架部分的中部设有通孔，通孔侧壁上设有固定环；透明体通过通孔贯穿固定支架部分。
cn103830021b公开了一种人工角膜及其制备方法，包括球冠状的角膜体光学功能区和球带状的支撑区，光学功能区与支撑区相互结合，其接合部为相互交织融合的一体式过渡结构；其中，角膜体光学功能区由具有良好生物相容性和透光性的聚羟乙基丙烯酸甲酯水凝胶制成，支撑区由经丝素纤维均匀增强的phema多孔支架制成，两者之间自然一体化连接。
cn104436302b公开了一种纳米超薄生物膜差异修饰前后表面的人工角膜及制作方法，光学部的前表面依次反复沉积有聚阳离子层及表皮生长因子层；光学部的后表面由内而外依次反复沉积有聚阳离子层以及ha层，最外层为ha层，其制备方法包括使人工角膜表面荷以负电荷；使聚阳离子和表皮生长因子交替吸附在人工角膜前表面；使聚阳离子和ha交替吸附在人工角膜后表面，最后再干燥、密封包装。
cn106139249a公开了一种多元聚合物人工角膜的制备方法，包括经过合成多元共聚材料、制备角膜三维支架、使用3d生物打印机打印角膜形状的三维立体支架、利用ecm对三维支架进行功能修饰、残余角膜微组织化方法的构建等步骤，制备了人工角膜。
cn105688282a公开了一种在体诱导细胞化并快速透明的新型生物人工角膜，采用的制备方法包括通过角膜原材料获取、角膜支架制备、角膜支架深度修饰、角膜深度灭活去热原、角膜辐照灭菌、角膜内皮细胞的培养和种植等步骤构建了不同厚度深、浅板层生物人工角膜和全层生物人工角膜。
因为，从本质上来看，要获得能够临床应用且稳定的人工角膜，需要解决两大难题：
(1)人工角膜周边与人眼的优异生物相容性：
许多人工制作的角膜材料，由于采用高分子材料、金属或无机材料，导致生物相容性不足，产生免疫反应等，引起炎症，发生角膜溶解、人工角膜脱出，其根本原因是人工材料不能与宿主角膜产生理想的生物愈合。
(2)保持人工角膜中心(贴合瞳孔)部位的光学透明性与生物学惰性：一些材料克服了生物相容性的不足，且与人眼能够紧密贴合，但是，由于细胞长入、新生血管长入，或眼睛中其他物质的粘附与沉积，造成前后膜的形成，使角膜材料在一段时间后，中心部位会逐渐失去光学透明，无法维持最佳视功能，致使人工角膜材料失效。
但是，从目前已有的专利及产品来说，普遍存在如下不足：
(1)现有专利较少考虑到人工角膜周边的生物相容性等问题，采用能够促进周边角膜细胞生长的活性成分较少，同时也未考虑到采用梯度的水凝胶作为角膜周边材料的重要性；
(2)多数人工角膜采用一体化设计，中央光学部位也复合了水凝胶成分，这样就很容易造成一些细胞与新生血管长入，或眼睛中其他物质的粘附与沉积，造成前后膜的形成，逐渐失去透明性；
(3)现有的人工角膜专利中，所设计的角膜的中央部位都没有采用生物惰性化处理。
技术实现要素：
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种活性人工角膜。本发明提供了一种具有中央部分光学透明，周边生物活性的新型人工角膜，通过梯度紫外光辐照聚合技术制备中央光学透明，周边具有梯度水凝胶特性的人工角膜基材，再采用纳米涂层技术，在人工角膜基材中央部位(内外面)进行聚偏二氟乙烯、四氟甲烷、七氟丙烷的涂层与等离子体处理，形成惰性表面，进一步对基材周边进行胶原接枝、小分子多肽和bfgf诱导活化，使基材生物活性化与组织工程化，最后获得中央光学性质优异、周边生物相容性好、结构简单、手术方便并且能够长期稳定存在而不脱出的活性人工角膜。
本发明的另一目的在于提供一种上述活性人工角膜的制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种活性人工角膜，该人工角膜为含梯度组分的一体式合成高分子聚合物水凝胶结构，包括生物惰性的中央光学部分与生物活性的周边部分。
所述的高分子聚合物为丙烯酸衍生物的聚合物，具体包括甲基丙烯酸甲酯的聚合物，甲基丙烯酸羟乙酯-丙烯酸的共聚物。
所述的梯度成分是指组成整个人工角膜的高聚物在不同部位的含量呈梯度分布，具体为中央光学部位，即贴近瞳孔位置的人工角膜，其成分为纯pmma(甲基丙烯酸甲酯的聚合物，即：聚甲基丙烯酸甲酯)，直径为5毫米；离开中央部位，其pmma含量逐渐降低，p(hema-aas)(甲基丙烯酸羟乙酯-丙烯酸的共聚物)的含量逐渐增加，到周边时，pmma含量为0，全部为p(hema-aas)，梯度的变化为半径每增大0.5毫米，pmma含量下降15％，p(hema-aas)的含量增加15％。
所述的生物惰性的中央光学部分的成分为聚合物pmma，上面再涂覆透明含氟化合物，得到既可保持光学透明性，也具备生物惰性的光学部分。
所述的涂覆透明含氟化合物，首先，在聚合物pmma上涂覆50～200纳米的聚偏二氟乙烯涂层，形成纳米氟塑料涂层，然后采用等离子技术，在该涂层上进一步涂覆30～80纳米的四氟甲烷、七氟丙烷涂层，通过双层涂覆产生生物惰性层。
所述的生物活性的周边部分，其主体由p(hema-aas)水凝胶组成，其中含有贯穿的孔洞结构，其部分通过接枝与分子复合，负载有生物活性成分。
所述的孔洞结构是通过准分子激光加工技术加工获得，该孔洞孔径为160～200纳米，孔分布在靠外径部位密度大，靠中央部分孔洞少。
所述的通过接枝与分子复合，负载有生物活性成分：先在水凝胶主体接枝胶原蛋白，然后进行小分子多肽的自组装，再在多肽表面复合上生长因子。
所述的小分子多肽是v6d2(含缬氨酸及天冬氨酸的小分子肽)与alps(含丙氨酸、亮氨酸、脯氨酸和丝氨酸的小分子肽)两种肽的复合物。
所述的生长因子为bfgf和egf等中的至少一种。其中，bfgf是指碱性成纤维细胞生长因子，egf是指表皮细胞生长因子。
一种活性人工角膜的制备方法，包括如下步骤：
第一步：拟以丙烯酸衍生物等为原料，通过光引发剂引发自由基，采用分层梯度紫外光辐照聚合技术，制备具有梯度水凝胶特性的人工角膜基材，基材的中央(与人眼瞳孔贴合，直径为5毫米)部位为纯pmma，周边则随着半径扩大，pmma组分含量逐渐递减，p(hema-aas)含量逐渐递增，p(hema-aas)水凝胶结构可保持角膜湿润，并且有益角膜细胞的生长及与人眼角膜的融合。然后，采用准分子激光加工技术，逐层进行穿孔加工，获得具有合理孔洞结构，多孔支架具有类似细胞外基质的特性，能够支持细胞生长、增殖和分泌细胞外基质，使之与宿主角膜愈合成一体，可以稳定支持基材中央(光学部)达到长期存留。如图1所示。
所述的丙烯酸衍生物为丙烯酸(钠)(aas)、甲基丙烯酸甲酯(mma)、甲基丙烯酸羟乙酯(hema)。
第二步：为降低人工角膜中心部位的生物学活性，我们采用纳米涂层技术，在人工角膜基材中央部位(内外面)，进行聚偏二氟乙烯涂层处理，形成纳米氟塑料涂层，然后再在涂层上进一步进行四氟甲烷、七氟丙烷等离子体处理，在基材中心部位形成惰性表面，使光学部位不吸附细胞，避免细胞长入、新生血管长入，或眼睛中其他物质的粘附与沉积，避免其它材料常见的前后膜形成，以保证该部位的长期稳定的视觉功能。
第三步：避开中心部位，对基材周边进行胶原蛋白接枝，再进行小分子多肽(v6d2与alps两种肽的复合物)的自组装，并进行bfgf、egf分子复合粘附，使基材生物活性化及组织工程化，获得能够与患者高度相容的人工角膜。
作为优选的方案，由本发明采用的bfgf、egf生长因子、小分子多肽活性成分由暨南大学基因工程药物国家工程中心生产，或由广东南海朗肽制药有限公司生产。
作为优选的方案，由本发明采用的聚偏二氟乙烯由美国杜邦公司或日本三菱公司生产的聚偏二氟乙烯产品。
作为优选的方案，由本发明采用的四氟甲烷、七氟丙烷由佛山市科的气体化工有限公司生产。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
(1)采用梯度功能材料制备技术，以梯度分层浇铸紫外光聚合方法，制备具有梯度mma-hema-aas组份含量的一体式人工角膜基体材料，基材中心(中央)贴近瞳孔部分为pmma，随着半径扩展，pmma比例逐渐降低，p(hema-aas)比例逐渐增加，到基材周边，则全部为p(hema-aas)，以此解决人工角膜强度与水凝胶生物相容性的匹配问题，使制作的人工角膜植入体内可以长期稳定存在。
(2)采用准分子激光加工技术，在人工角膜周边制作具有贯穿型孔洞结构，合理的孔结构与分布为宿主角膜细胞的生长提供支持，有利于患者眼睛与人工角膜紧密贴合。
(3)采用聚偏氟乙烯透明材料的纳米涂层技术、四氟甲烷与七氟丙烷等离子体对人工角膜的中心部位(内外面)进行惰性化处理，使制作的人工角膜中心光学部分保持惰性，细胞与血管无法长入，蛋白质及其他分泌物无法在光学部分粘附，以维持最佳视功能。
(4)采用“接枝-复合”技术方法，将i-型胶原、小分子多肽和碱性成纤维生长因子(bfgf)固定于人工角膜周边表面，获得具有生物诱导作用的活性涂层，植入体内后能主动调动机体有利因素，调节宿主细胞生物学行为。
附图说明
图1是本发明的人工角膜的整体图；其中，(1)-中央光学部分，(2)-带孔洞的周边水凝胶活性部分。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
以丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯为原料，加入光引发剂，通过分层梯度紫外光辐照聚合技术，制备具有梯度水凝胶特性的人工角膜基材，基材的中央(与人眼瞳孔贴合，直径为5毫米)部位为纯pmma，周边则随着半径扩大，每增加0.5毫米，pmma组分含量减少15％，p(hema-aas)含量增加15％，直到外边部位的pmma组分含量为零，p(hema-aas)含量为100％。然后，在人工角膜基材中央部位(内外面)，进行聚偏二氟乙烯涂层处理，形成纳米氟塑料涂层，然后再在涂层上进一步进行四氟甲烷、七氟丙烷等离子体处理，在基材中心部位形成惰性表面，最后，采用准分子激光加工技术，对周边进行穿孔加工，再进行胶原蛋白接枝与小分子多肽(v6d2与alps两种肽的复合物)的自组装，并进行bfgf分子复合，获得能够与患者高度生物相容的人工角膜。
选择3个月的日本大耳白兔10只，通过碱烧伤方式进行建模，然后植入本发明的人工角膜，在一个时期内显微镜下观察角膜恢复情况，设定观察指标如下：①人工角膜在位率及在位时间；②出现继发性青光眼情况；③人工角膜前/后增殖膜出现情况；④眼内炎出现情况；⑤角膜溶解情况，动物实验结果表明，本发明的人工角膜在位时间及在位率符合要求；继发性青光眼发生率小，发生比例符合统计要求；通过含氟化合物的处理，本发明的人工角膜基本不出现增殖膜；在植入1周内，会出现轻微的眼内炎，然后逐渐消失；没有出现角膜溶解情况，表明本发明制备的人工角膜具有较好的适用性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。