基于壳聚糖的角膜接触镜制备与性能研究

论文摘要

壳聚糖是近年来研究的热点,已有大量文献报道了壳聚糖在生物医学、环保、化学工业等领域的应用。鉴于其所具有的高分子材料性能和良好的生物相容性和天然抗菌性能,本文利用壳聚糖为原料制备了具有自抗菌性能的壳聚糖角膜接触镜。首先制备了两个系列的壳聚糖:一系列为具有相同分子量但有不同脱乙酰度,另一系列为具有相同脱乙酰度但分子量不同。壳聚糖角膜接触镜的制备工艺经正交实验优化得到:壳聚糖溶液的蒸发时间为48h,蒸发温度是35℃,交联剂溶液的浓度为8%,交联反应时间为4h。实验证明所得到的壳聚糖角膜接触镜具有较好的泪液润湿性、表面光滑性能和透光率。壳聚糖角膜接触镜的基本应用性能研究表明:其在可见光范围的平均透光率约为93.2%,超过了国家标准对不着色软性亲水角膜接触镜的透光率的要求。壳聚糖角膜接触镜样品的折射率约为1.377（阿贝折射仪,25℃）,说明其具有良好的光学性能。所制备的镜片含水率约为54%高于HEMA材料所制备的角膜接触镜的含水量,38%。这意味着本实验所制备的角膜接触镜具有良好的透氧性能。壳聚糖角膜接触镜的抗拉强度约在10-23MPa之间,符合国家对于软性亲水性角膜接触镜抗张强度大于4.5kg/cm2的标准。研究发现,壳聚糖角膜接触镜在去离子水和OPTI-FREE杀菌全护理液中的透光率没有显著性差异,而在OPTI-FREE杀菌全护理液中的饱和含水量却低于去离子水,但仍高于pHEMA的38%饱和含水率值。所制备的角膜接触镜的透氧系数（Dk）值与含水量具有相关性,本文研究了氧气在水凝胶接触镜片中的扩散模型并得出了透氧系数与含水量之间的关系式。并进一步根据该关系式估算了壳聚糖角膜接触镜在去离子水中的透氧系数Dk值为20.08×（cm2/s）[mlO2/（ml mmHg）]×10-11。壳聚糖角膜接触镜的脱水行为研究表明,其脱水动力学符合一级动力学模型。研究还证实壳聚糖角膜接触镜的平均脱水率与人眼泪液的蒸发速率相当,所以不会产生因脱水速率过快从而吸收泪液所引发的干眼症。此外,本文还对季节、交联剂浓度、接触镜厚度以及OPTI-FREE杀菌全护理液等对角膜接触镜脱水速率的影响进行了研究。结果表明:在春夏季节,水的饱和蒸汽压大、空气湿度大,所以接触镜的脱水速率慢;而在秋冬季节,水的饱和蒸汽压低、空气干燥,所以接触镜片的脱水速率快。接触镜的镜片越厚则脱水速率越慢。随着交联剂浓度的增加,壳聚糖角膜接触镜的脱水速率呈现先增加、后减小,然后再增加的趋势,而壳聚糖角膜接触镜在去离子水中的溶胀饱和脱水速率大于其在专用杀菌护理液中的脱水速率。应用电导率法对载药壳聚糖角膜接触镜在3500min内的药物缓释行为进行了动态研究,结果表明:其在0至2000min阶段的缓释行为为二级动力学反应,而此后的缓释行为符合一次函数,且为主要阶段。通过对比载药和未载药壳聚糖角膜接触镜的红外谱图发现:所采用的盐酸林可霉素只是物理包覆在壳聚糖角膜接触镜中,未发生共价交联,所以该药物可以逐步缓释到泪液中。本文还制备和研究了含茶多酚的壳聚糖角膜接触镜及其的紫外光透过率。研究发现随着茶多酚含量的增加,镜片的抗紫外性能明显提高,比如:当茶多酚的用量大于2%时,UVA透过率为3.71%<9.48%,UVB透过率为0.146%<0.948%均符合美国光学协会制定的抗紫外角膜接触镜标准的要求。DSC研究还发现,随着茶多酚比例的增加,镜片含水量明显增加,这说明多酚-壳聚糖之间的氢键是随多酚含量的增加而增加的。通过SEM照片发现:本文所制备的壳聚糖角膜接触镜具有光滑的表面,可以满足配戴的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 角膜接触镜的发展史与研究现状
• 1.2 角膜接触镜材料的性能要求
• 1.3 角膜接触镜材料的结构和特点
• 1.4 角膜接触镜的应用
• 1.5 目前存在的问题与角膜接触镜的发展趋势
• 1.6 壳聚糖
• 1.7 本课题研究内容及意义
• 参考文献
• 第二章 壳聚糖的制备及脱乙酰度分子量的测试
• 2.1 材料与设备
• 2.2 实验原理及路线
• 2.3 结果与讨论
• 2.4 小结
• 参考文献
• 第三章 壳聚糖角膜接触镜的制备
• 3.1 前言
• 3.2 壳聚糖水凝胶的交联机理
• 3.3 实验部分
• 3.4 结果与讨论
• 3.5 本章结论
• 参考文献
• 第四章 壳聚糖角膜接触镜的性能测试
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 本章结论
• 参考文献
• 第五章 壳聚糖角膜接触镜的透氧性能研究
• 5.1 前言
• 5.2 角膜接触镜透氧性能指标
• 5.3 极谱法测试原理
• 5.4 壳聚糖水凝胶角膜接触镜透氧性能的估算
• 5.5 本章结论
• 参考文献
• 第六章 壳聚糖角膜接触镜的脱水行为研究
• 6.1 前言
• 6.2 实验部分
• 6.3 结果与讨论
• 6.4 本章结论
• 参考文献
• 第七章 壳聚糖角膜接触镜载药缓释行为研究
• 7.1 前言
• 7.2 模型药物
• 7.3 壳聚糖角膜接触镜药物缓释行为的表征方法
• 7.4 实验部分
• 7.5 结果与讨论
• 7.6 本章结论
• 参考文献
• 第八章 抗紫外角膜接触镜的研究
• 8.1 前言
• 8.2 茶多酚及其抗紫外机理
• 8.3 实验部分
• 8.4 结果与讨论
• 8.5 本章结论
• 参考文献
• 第九章 结论
• 附录一 结构参数计算程序（C语言）
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢