一種人工角膜及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及人造器官技術領域，特別涉及一種基于3D打印技術制備而成的人工 角膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 世界上超過1000萬人的眼盲是由角膜病引起，為導致眼盲的第二大原因，僅次于 白內(nèi)障。其中80%可以通過角膜移植手術脫盲。然而，傳統(tǒng)的角膜移植手術有其兩大弊端， 一是角膜供體的來源困難，二是手術成功率低。人工角膜的出現(xiàn)及應用為角膜盲患者帶來 了希望。
[0003] 人工角膜是用醫(yī)用高分子材料制成的類似人體角膜的產(chǎn)品，人工角膜一般包括光 學鏡柱和周邊支架兩部分。光學鏡柱是用光學特性優(yōu)良、物理化學性質(zhì)穩(wěn)定的透明材料制 成，用以替代病變后阻礙眼球光學通路的渾濁角膜；周邊支架相當于連接光學鏡柱和周邊 組織的橋梁，故而要求具有良好的組織相容性。
[0004] 現(xiàn)有的人工角膜產(chǎn)品都是按照固定標準制造的，但是，人眼作為精密的生物光學 系統(tǒng)，存在著明顯的個體差異，故，這種按照固定標準制造的人工角膜難以與患者原有視光 學系統(tǒng)完美匹配，無法滿足患者的個性化需求。
[0005] 3D打印技術是20世紀80年代后期開始逐漸興起的一項新興制造技術，它是指在 計算機控制下，根據(jù)物體的計算機輔助設計（CAD)模型或計算機斷層掃描（CT)等數(shù)據(jù)，通 過材料的精確3D堆積，快速制造任意復雜形狀3D物體的新型數(shù)字化成型技術。這一新技 術通過摒棄傳統(tǒng)的生產(chǎn)線而降低了成本，減少了材料浪費。
[0006] 目前應用較多的3D打印技術主要包括光固化立體印刷（SLA)、熔融沉積成型 (FDM)、選擇性激光燒結(jié)（SLS)和三維噴?。?DP)等，其中SLA技術是目前技術最成熟和應用 最廣的3D打印技術。
[0007] SLA技術是采用計算機控制下的特定波長與強度的紫外激光束聚焦到液態(tài)光固化 材料表面，以計算機模型的各分層截面為路徑逐點掃描，使被掃描區(qū)域內(nèi)的液態(tài)光固化材 料產(chǎn)生光聚合或光交聯(lián)反應后固化，由點到線，由線到面順序固化，完成一個層面的繪圖作 業(yè)，然后升降臺在垂直方向移動一個層片的高度，相同的方式再繪制另一個層面，使先前固 化的材料表面覆蓋一層新的液態(tài)固化材料，逐層掃描固化，這樣層層疊加最終構(gòu)成一個三 維實體。SLA技術具有精度高、性能穩(wěn)定、產(chǎn)品力學強度好等優(yōu)點，其缺點是成型產(chǎn)品需要清 洗除去雜質(zhì)，可能造成產(chǎn)品變形。
[0008] 3D打印技術可以制造出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術無法制造出的零件與產(chǎn)品，將其與新的醫(yī)學 信息獲取技術相結(jié)合后，在良好設計概念和設計過程的協(xié)助下，采用生物材料及細胞，利用 生物3D打印技術還可以快速有效又較廉價地生產(chǎn)出與醫(yī)療密切結(jié)合的新型產(chǎn)品，但是，目 前尚無任何關于人工角膜產(chǎn)品3D打印制造的文獻報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對上述【背景技術】中提到的現(xiàn)有人工角膜難以與患者原有視光學系統(tǒng)完美匹配 的技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種采用3D打印技術制備而成的人工角膜及其制備 方法，該人工角膜是根據(jù)患者的個人眼球3D數(shù)據(jù)量身打造的，能夠滿足不同患者的個性化 屈光度需求。
[0010] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明首先提供了這樣一種人工角膜的制備方法，其特征在于 包括以下步驟： (1) 建立人眼視覺模型對統(tǒng)計學數(shù)量的人眼球進行3D數(shù)據(jù)掃描，通過統(tǒng)計學分析， 最后得到人眼視覺模型； (2) 3D掃描建立患者個人眼球模型在上述人眼視覺模型的基礎上，通過3D數(shù)據(jù)掃描 儀或其他醫(yī)學測量儀器對患者眼球進行3D掃描，獲得患者個人眼球模型數(shù)據(jù)； (3) 3D打印機導入數(shù)據(jù)將上述步驟得到的患者眼球模型數(shù)據(jù)導入與3D打印機相連 的計算機內(nèi)，并由計算機將其轉(zhuǎn)化成掃描路徑； (4) 打印材料的準備將液態(tài)打印材料與光引發(fā)劑加入3D打印機中，其中，光引發(fā)劑 的加入量占二者總量的質(zhì)量百分比為1-5% ; (5) 3D打印機控制人工角膜制備按照掃描路徑，采用波長為355nm、光束質(zhì)量為M2 1. 0-1. 3的紫外激光束對打印材料進行逐點掃描，使液態(tài)打印材料由點到線、由線到面順序 固化，同時通過計算機控制升降平臺的移動，使液態(tài)打印材料逐層固化，這樣層層疊加最終 獲得3D打印的固化產(chǎn)品； (6) 冷凍成型步驟（5)打印出的固化產(chǎn)品立即采用冷阱冷凍成型； (7) 后續(xù)處理對成型后的產(chǎn)品表面進行拋光打磨除毛刺處理。
[0011] 優(yōu)選地，先采用常規(guī)方法制備出人工角膜的周邊支架部，再采用所述制備方法在 制備好的周邊支架部上制備出光學鏡柱部；或者直接采用所述制備方法一體成型制備出人 工角膜的光學鏡柱部和周邊支架部。
[0012] 優(yōu)選地，所述光引發(fā)劑為α-羥烷基苯酮類。
[0013] 優(yōu)選地，所述液態(tài)打印材料為HEM預聚體或者為液態(tài)PVA水凝膠與疊氮苯甲酸、 甲基丙烯酸、聚乙二醇和羧甲基化合物中的任意一種按照體積比為6 :1或者10 :1配制而 成的混合物。
[0014] 優(yōu)選地，所述液態(tài)PVA水凝膠由以下方法制得：將聚乙烯醇加入溫度為95°C、體積 百分含量為80%的二甲基亞砜的水溶液中恒溫加熱2h小時，聚乙烯醇與80%二甲基亞砜水 溶液的質(zhì)量比為1 :9~12。
[0015] 優(yōu)選地，步驟（5)中紫外激光固化成型的溫度為90?95°C。
[0016] 優(yōu)選地，步驟（6)中的冷阱溫度為-10?_40°C。
[0017] 優(yōu)選地，3D打印時的每層打印厚度為0. 5-1微米。
[0018] 其次，本發(fā)明還提供了一種采用上述制備方法制備得到的人工角膜。
[0019] 優(yōu)選地，所述人工角膜的光學鏡柱部的厚度為0. 2?3. 0mm，周邊支架部的厚度為 0. 2 ?0. 3mm。
[0020] 有益效果： 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的人工角膜是根據(jù)患者的個人眼球3D數(shù)據(jù)采用光固化 立體印刷3D打印技術制備而成的，為患者量身打造，可以與患者原有視光學系統(tǒng)完美匹 配，能夠滿足不同患者的個性化屈光度需求。其制備方法快速精準，操作簡單易行，成本低， 并可對材料的微觀結(jié)構(gòu)進行精確控制，使其更有利于促進細胞組織的生長與分化，獲得更 為理想的組織修復效果，還可通過調(diào)控內(nèi)部結(jié)構(gòu)使得支架材料內(nèi)部孔隙100%貫穿，更可得 到更加多樣化的支架材料外觀結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以下實施例是對本發(fā)明的解 釋，本發(fā)明并不局限于以下實施例。
[0022] -種人工角膜，其制備方法如下： (1) 建立人眼視覺模型對統(tǒng)計學數(shù)量的人眼球進行3D數(shù)據(jù)掃描，