本發(fā)明有關(guān)于一種保護(hù)眼內(nèi)組織的平面或弧形曲面的薄膜，特別是在吸水濕潤(rùn)狀態(tài)下具有高保水度、高透明度的薄膜，用以保護(hù)角膜內(nèi)皮細(xì)胞及隔離眼內(nèi)組織。

背景技術(shù)：

在各種眼內(nèi)手術(shù)中，保護(hù)角膜內(nèi)皮細(xì)胞不因手術(shù)過(guò)程受到損害，是影響手術(shù)成功與否的關(guān)鍵因素。尤其，某些眼內(nèi)手術(shù)需要阻擋虹膜前后房的空氣在術(shù)中的不當(dāng)移位，以避免術(shù)中空氣在前后房產(chǎn)生不當(dāng)相通，而影響手術(shù)的成功率。以及，在手術(shù)過(guò)程中尚需阻擋玻璃體的不當(dāng)移位，以避免術(shù)后玻璃體殘留前房，而造成永久性前房組織傷害。另外，白內(nèi)障手術(shù)中阻擋水晶體及其碎片的不當(dāng)移位，可避免術(shù)中水晶體及其碎片掉落至后房，而被迫接受二次手術(shù)。

目前市面上所用于手術(shù)過(guò)程中保護(hù)角膜內(nèi)皮細(xì)胞不受損，以及避免虹膜前后房的空氣、玻璃體或水晶體及其碎片不當(dāng)移位的方法，是使用可注射式的膠狀醫(yī)材-粘彈劑(ocular viscoelastic devices，OVDs)于手術(shù)中注入眼內(nèi)，術(shù)后再清洗吸出。OVD又稱“人工玻璃體”，是仿造正常玻璃體的膠狀結(jié)構(gòu)，具有透明、容易沾附在角膜內(nèi)皮層表面、可區(qū)隔眼內(nèi)組織、及方便注射與吸除的特點(diǎn)。然而，以白內(nèi)障手術(shù)為例，市售OVD在手術(shù)過(guò)程中仍存在如下操作上的風(fēng)險(xiǎn)：(1)保護(hù)性及區(qū)隔性不足；(2)術(shù)中與術(shù)后不易判定其所在位置，以及是否仍殘留在眼內(nèi)；(3)術(shù)中易從傷口流失或被引流器械帶走；且(4)無(wú)法形成一個(gè)完整的屏障平面。

因此，現(xiàn)階段所設(shè)計(jì)用以保護(hù)角膜內(nèi)皮細(xì)胞的薄膜，應(yīng)符合以下特性：(1)一體成型，方便置入及移除；(2)邊界清楚，可掌握術(shù)中的保護(hù)狀況；(3)清澈透明，完全不影響手術(shù)的進(jìn)行；(4)柔軟可折疊；(5)優(yōu)于傳統(tǒng)OVD的韌性。

基于上述理由，發(fā)展出一種可保護(hù)角膜內(nèi)皮細(xì)胞與可隔離眼內(nèi)組織的透明薄膜以解決上述問(wèn)題，系為目前生醫(yī)技術(shù)的重要課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明提供一種保護(hù)眼內(nèi)組織的薄膜，包含由膠原蛋白及親水性高分子所構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)，其中該膠原蛋白為纖維狀，纖維長(zhǎng)度介于1.5mm至50mm之間，其中該薄膜具有直徑介于6mm至16mm之間，且該薄膜于干燥狀態(tài)下具有第一厚度介于5μm至100μm之間。

根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，本發(fā)明所述的角膜內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)方法，包括以下步驟：提供如同上述的保護(hù)眼內(nèi)組織的薄膜，其中該薄膜具有弧形曲面，該弧形曲面具有曲率半徑介于6mm至8mm之間；使該薄膜吸水膨脹成透明薄膜，該透明薄膜具有厚度介于50μm至300μm之間；將該透明薄膜置于眼前房以覆蓋角膜內(nèi)皮細(xì)胞層。

根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例，本發(fā)明所述的區(qū)隔眼內(nèi)組織的保護(hù)方法，包括以下步驟：提供如同上述的保護(hù)眼內(nèi)組織的薄膜；使該薄膜吸水膨脹成透明薄膜，該透明薄膜具有厚度介于50μm至300μm之間；將該透明薄膜置于水晶體后囊的前方。

圖式簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1A顯示，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所制備獲得的薄膜的SEM光譜圖。

圖1B顯示，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例所制備獲得的薄膜的SEM光譜圖。

圖2A為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所示的角膜內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)方法流程圖。

圖2B為根據(jù)圖2A所示保護(hù)方法中步驟206所繪示的薄膜置入位置示意圖。

圖2C顯示，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所制備的薄膜于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷尿?yàn)證結(jié)果。

圖2D顯示，市售OVD于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷尿?yàn)證結(jié)果。

圖3A為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所示的隔離眼內(nèi)組織的保護(hù)方法流程圖。

圖3B為根據(jù)圖3A所示保護(hù)方法中步驟306所繪示的薄膜植入位置示意圖。

圖4為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所示的薄膜的制造方法流程圖。

符號(hào)說(shuō)明

20、30 眼球

21、31 水晶體

22、34 薄膜

23、33 前房

25、35 角膜層

27、37 水晶體后囊

29、39 虹膜

202、204、206、208、210 步驟

302、304、306、308、310 步驟

402、404、406、408、410、412、414 步驟

實(shí)施方式

本發(fā)明系揭露一種保護(hù)眼內(nèi)組織的薄膜，用以保護(hù)眼角膜內(nèi)皮細(xì)胞或區(qū)隔虹膜前后組織，此薄膜具有高透明度及高含水率，在眼內(nèi)手術(shù)過(guò)程中，可用以覆蓋于眼角膜內(nèi)皮的下方，或鋪蓋于虹膜前后，以達(dá)到保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞，或區(qū)隔虹膜前后組織的功效。本發(fā)明所述的薄膜，系由膠原蛋白及親水性生物可分解高分子或有機(jī)高分子經(jīng)由混摻工藝所得。由于膠原蛋白具有較長(zhǎng)的纖維長(zhǎng)度，因此可使該薄膜具有層狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致該薄膜具有高吸水度及提高抗縫強(qiáng)度。此外，藉由以膠原蛋白混摻其他親水性高分子材料，使本發(fā)明所述的薄膜于吸水濕潤(rùn)狀態(tài)下(即濕膜狀態(tài))，除具有高光穿透度之外，也具有高含水率及高拉伸強(qiáng)度。其中，提高薄膜的含水率，不僅可增進(jìn)薄膜材料與角膜之間的貼合度，且可提高材料的彈性與饒曲度。再者，本發(fā)明所述的薄膜，可進(jìn)一步應(yīng)用在眼科用途、手術(shù)用途或是組織工程方面。

本發(fā)明所述的薄膜，包含由膠原蛋白及親水性生物可分解高分子或有機(jī)高分子所構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)，其中該膠原蛋白為纖維狀，纖維長(zhǎng)度介于1.5mm至50mm之間，或例如約15mm至30mm之間。膠原蛋白纖維于酸性溶液中系呈現(xiàn)為極微小的纖維或分子型態(tài)，且因存在分子間的電荷斥力以及膠原蛋白與水的氫鍵作用力的影響下，使其呈現(xiàn)伸展的結(jié)構(gòu)并能完全的分散于溶液中，此時(shí)藉由使用的纖維長(zhǎng)度大于1.5mm的膠原蛋白(非綿絮狀)，可使得膠原蛋白纖維于生成干燥過(guò)程中析出及進(jìn)行規(guī)則堆疊而逐漸結(jié)合成長(zhǎng)鏈狀態(tài)，確保所得的薄膜具有層狀結(jié)構(gòu)。

另外，層次的形成亦通過(guò)控制膠原蛋白與高分子材料間的氫鍵(hydrogen bonding)，使膠原蛋白與高分子材料在規(guī)律的狀況下堆疊。包覆在這些層狀結(jié)構(gòu)內(nèi)的膠原蛋白，也因?yàn)橛懈叻肿硬牧系拇嬖?，特別是高分子量的高分子能控制膠原蛋白在自組裝的過(guò)程中形成長(zhǎng)鏈的纖維狀，而長(zhǎng)鏈纖維狀的膠原蛋白有助于加強(qiáng)此層狀薄膜的機(jī)械強(qiáng)度。意即，通過(guò)膠原蛋白的自組裝機(jī)制及纖維長(zhǎng)度的調(diào)整，再結(jié)合吸水性高分子材料，可使薄膜在有纖維的加強(qiáng)下達(dá)到調(diào)整薄膜所需強(qiáng)度范圍的目的。因此，藉由膠原蛋白混摻親水性高分子材料可形成纖維強(qiáng)化復(fù)合薄膜(fiber reinforced composite film)，其中膠原蛋白不僅在此復(fù)合薄膜中擔(dān)任了非紡織纖維網(wǎng)(non-woven fiber mesh)的角色，并增強(qiáng)了薄膜的多方位(anisotropic)的強(qiáng)度，使該薄膜不但具有拉伸強(qiáng)度且具有彈性及饒曲度。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，除膠原蛋白之外，可使用的具親水性且透明的生物可分解高分子材料種類還包括：幾丁聚糖或殼聚糖(chitosan)、明膠(gelatin)、透明質(zhì)酸或玻尿酸(hyaluronic acid)、聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG/polyethylene oxide,PEO)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)等、或上述的組合，且該親水性高分子基團(tuán)的分子量可為300至400,000。藉由調(diào)整該親水性高分子的分子量，可調(diào)整該薄膜的降解速度，其中該親水性高分子的分子量可從小分子量(300至10,000)、中小分子量(30,000至80,000)、及高分子量(100,000至400,000)之中做選擇，可因應(yīng)需求進(jìn)行調(diào)整。舉例來(lái)說(shuō)，選擇分子量較小的親水性高分子基團(tuán)，所得的薄膜的降解速度較快；另一方面，選擇分子量較大的親水性高分子基團(tuán)，所得的薄膜的降解速度則較慢。另外，可藉由改變交聯(lián)方式來(lái)延長(zhǎng)薄膜材料的降解速度，像是以調(diào)整交聯(lián)時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)影響薄膜的降解速度，交聯(lián)時(shí)間一般介于數(shù)十分鐘(短時(shí)間)至3小時(shí)(長(zhǎng)時(shí)間)。舉例來(lái)說(shuō)，選擇短時(shí)間所交聯(lián)的薄膜其交聯(lián)程度較低，延長(zhǎng)降解速度的效果較有限；而選擇長(zhǎng)時(shí)間所交聯(lián)的薄膜其交聯(lián)程度較高，延長(zhǎng)降解速度的效果也較佳。此外，薄膜的透明度、含水率及曲率也可由交聯(lián)度進(jìn)行調(diào)控。舉例來(lái)說(shuō)，為能符合角膜的曲率，本發(fā)明于薄膜交聯(lián)時(shí)已先進(jìn)行曲面塑形制作出與角膜相似的弧型曲面的薄膜。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，該膠原蛋白與親水性高分子的重量比(w/w)為1:3至9:1，例如是1:5至5:1、或1:3至3:1。若膠原蛋白與親水性高分子的重量比過(guò)低，則分子間缺乏纖維結(jié)構(gòu)，將造成薄膜具有脆性，且吸水后將溶化不成膜；若膠原蛋白與親水性生物可分解高分子的重量比過(guò)高，則降低調(diào)整薄膜光穿透率及吸水率的功能。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明所述的保護(hù)眼內(nèi)組織的薄膜，其制備方法可包含以下步驟，可同時(shí)參考圖4的薄膜的制備流程：首先執(zhí)行步驟402，將親水性生物可分解高分子溶于溶劑中，得到第一溶液。接著執(zhí)行步驟404，調(diào)整該第一溶液的pH值使其小于或等于5，例如小于或等于3。調(diào)整該第一溶液的pH值的目的在于使膠原蛋白完全分散，若pH值大于5，則膠原蛋白將析出無(wú)法分散。接著執(zhí)行步驟406，將膠原蛋白加入該第一溶液中，得到第二溶液，其中該膠原蛋白為纖維狀，纖維長(zhǎng)度介于1.5mm至50mm之間。執(zhí)行步驟408，對(duì)該第二溶液進(jìn)行混摻工藝，得到第一薄膜。由于該膠原蛋白與該親水性生物可分解高分子具有較佳的混溶性(miscibility)，因此該混摻工藝可由膠原蛋白與一個(gè)或多個(gè)水溶性生物可分解高分子或有機(jī)高分子于水中均勻混合后以雙軸延伸工藝或溶劑鑄制(solvent casting)方式形成薄膜。

接著可一方面直接執(zhí)行步驟410，即對(duì)該第一薄膜進(jìn)行交聯(lián)與裁切，得到眼內(nèi)組織隔離膜，其中可將該第一薄膜裁切為直徑6mm至16mm的圓形。另一方面可由步驟408接著執(zhí)行步驟412，對(duì)該第一薄膜進(jìn)行塑形，其中將該第一薄膜吸水后覆蓋于具有弧形曲面的模具上，使其干燥后成型為具有弧形曲面的第二薄膜，且其弧形曲面的曲率半徑為6mm至8mm。再接著執(zhí)行步驟414，對(duì)該第二薄膜進(jìn)行交聯(lián)及裁切處理，得到固化的眼角膜保護(hù)膜。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在薄膜成型后，可包含對(duì)該薄膜進(jìn)行交聯(lián)處理，使得該親水性高分子以及該膠原蛋白至少一者進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。進(jìn)行該交聯(lián)反應(yīng)的目的在于延長(zhǎng)薄膜材料的降解速度。交聯(lián)處理可為化學(xué)性交聯(lián)工藝，包含使用交聯(lián)劑對(duì)該上述第一薄膜或第二薄膜進(jìn)行交聯(lián)工藝。其中，該交聯(lián)劑可為甲醛(formaldehyde)、戊二醛(glutaraldehyde)、乙二醛(glyoxal)、丙二醛(malondialdehyde)、琥珀醛(succinyl dialdehyde)、苯二甲醛(phthalaldehyde)、雙醛淀粉(dialdehyde starch)、聚丙烯醛(polyacrolein)、聚甲基丙烯醛(polymethacrolein)、或其組合。使用上述醛類交聯(lián)劑的化學(xué)性交聯(lián)工藝，可使得薄膜中的膠原蛋白進(jìn)一步交聯(lián)，而獲得一個(gè)固化的保護(hù)膜。

根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，該交聯(lián)處理可為物理性交聯(lián)工藝，包含對(duì)該薄膜施以能量以進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，而該能量為紫外光(UV)、伽馬射線(γ-ray)、或熱源，亦即對(duì)上述該薄膜施以紫外光照射、伽馬射線照射或加熱脫水(thermal dehydration)。當(dāng)使用紫外光照射該復(fù)合材料時(shí)，可使得復(fù)合材料中的膠原蛋白以及親水性生物可分解高分子各別進(jìn)一步交聯(lián)。該交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間可約為10分鐘至數(shù)小時(shí)，時(shí)間愈長(zhǎng)，交聯(lián)程度愈高，所得復(fù)合材料的降解速度愈慢。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明所述的角膜內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)方法可包含以下步驟，可同時(shí)參考圖2A的操作流程及圖2B的薄膜置入位置的示意圖：首先進(jìn)行步驟202，提供具有弧形曲面的保護(hù)眼內(nèi)組織的薄膜22，此薄膜22包含由膠原蛋白及親水性高分子所構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)，其中該膠原蛋白為纖維狀，纖維長(zhǎng)度介于1.5mm至50mm之間，且此薄膜22具有直徑介于6mm至16mm之間，并于干燥狀態(tài)下具有第一厚度介于5μm至100μm之間，以及具有曲率半徑介于6mm至8mm之間；接著進(jìn)行步驟204，將此薄膜22吸水膨脹使呈現(xiàn)透明狀態(tài)，成為透明薄膜，此時(shí)該透明薄膜具有第二厚度介于50μm至300μm之間，并具有含水率大于或等于80％以及光穿透度大于或等于90％；之后，進(jìn)行步驟206，將此濕潤(rùn)且透明的薄膜22置入眼部前房23以覆蓋角膜內(nèi)皮細(xì)胞層25。舉例來(lái)說(shuō)，本發(fā)明所述的薄膜可應(yīng)用于人工水晶體的植入工藝中，例如在置入透明的薄膜22于眼部前房23以覆蓋角膜內(nèi)皮細(xì)胞層25后，進(jìn)行步驟208，以超聲波震碎水晶體21且吸出其碎片，并植入新的人工水晶體；最后進(jìn)行步驟210，移除該薄膜22，完成角膜內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)流程。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，本發(fā)明所述的區(qū)隔眼內(nèi)組織的保護(hù)方法可包含以下步驟，可同時(shí)參考圖3A的操作流程及圖3B的薄膜置入位置的示意圖：首先進(jìn)行步驟302，提供平面的保護(hù)眼內(nèi)組織的薄膜34，此薄膜34包含由膠原蛋白及親水性高分子所構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)，其中該膠原蛋白為纖維狀，纖維長(zhǎng)度介于1.5mm至50mm之間，且此薄膜34具有直徑介于6mm至16mm之間，并于干燥狀態(tài)下具有第一厚度介于5μm至100μm之間；接著進(jìn)行步驟304，將此薄膜22吸水膨脹使呈現(xiàn)透明狀態(tài)，成為透明薄膜，此時(shí)該透明薄膜具有第二厚度介于50μm至300μm之間，并具有含水率大于或等于80％以及光穿透度大于或等于90％；之后，進(jìn)行步驟306，將該濕潤(rùn)且透明的薄膜34置入虹膜前后，或水晶體后囊袋37之前，接著進(jìn)行步驟308，將水晶體震碎并吸出碎片。舉例來(lái)說(shuō)，可應(yīng)用于超聲波水晶體乳化過(guò)程，例如在以超聲波乳化水晶體31之前，可將上述用以區(qū)隔眼內(nèi)組織的平面透明薄膜34置于虹膜前后或水晶體后囊袋37的前方，以區(qū)隔經(jīng)超聲波震碎所產(chǎn)生的水晶體碎片與水晶體后囊袋37，避免水晶體后囊袋37發(fā)生缺損而導(dǎo)致水晶體碎片經(jīng)缺損處掉落至玻璃體中(未顯示符號(hào))。待水晶體碎片全數(shù)吸出之后，進(jìn)行步驟310，移除此薄膜34并植入新的人工水晶體，完成隔離眼內(nèi)組織的保護(hù)流程。

在另一實(shí)施例中，可在執(zhí)行水晶體乳化的過(guò)程中置入該用以區(qū)隔眼內(nèi)組織的平面透明薄膜34。舉例來(lái)說(shuō)，在以超聲波乳化水晶體31過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)水晶體后囊袋37發(fā)生缺損，可將上述平面的透明薄膜34置于水晶體后囊袋37前的缺損的前方，以區(qū)隔經(jīng)超聲波震碎所產(chǎn)生的水晶體碎片與水晶體后囊袋37后的玻璃體，而避免水晶體碎片經(jīng)水晶體后囊袋37的缺損處掉落至玻璃體中，進(jìn)而防止衍生碎片掉落至玻璃體的相關(guān)后遺癥。

又一實(shí)施例中，該用以區(qū)隔眼內(nèi)組織的平面薄膜34可與上述用以保護(hù)角膜內(nèi)皮細(xì)胞的曲面薄膜22或市售的OVD產(chǎn)品搭配使用。舉例來(lái)說(shuō)，可同時(shí)參考圖2A、圖3A的操作流程及圖2B、圖3B的薄膜置入位置的示意圖，首先可由上述的具有弧形曲面的保護(hù)眼內(nèi)組織的薄膜22或者市售OVD產(chǎn)品中擇一來(lái)執(zhí)行保護(hù)角膜內(nèi)皮細(xì)胞的流程，并可于執(zhí)行水晶體乳化過(guò)程之前或者過(guò)程中置入上述平面的保護(hù)眼內(nèi)組織的薄膜34，用以區(qū)隔眼內(nèi)組織及防止水晶體碎片掉落至玻璃體中，待水晶體碎片全數(shù)吸出后，先移除該用以區(qū)隔眼內(nèi)組織的平面透明薄膜34并植入新的人工水晶體，再移除該用以保護(hù)角膜內(nèi)皮細(xì)胞的曲面透明薄膜22或市售OVD產(chǎn)品，而完成保護(hù)角膜內(nèi)皮細(xì)胞及隔離眼內(nèi)組織的流程。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，本發(fā)明所述的透明薄膜，無(wú)論是用以保護(hù)角膜內(nèi)皮細(xì)胞的曲面透明薄膜22或是用以區(qū)隔眼內(nèi)組織的平面透明薄膜34，皆具有一吸水率介于2倍至15倍之間、一含水率大于或等于80％、一光穿透度大于或等于90％、以及一抗縫強(qiáng)度介于3Mpa至50Mpa之間，且在干燥狀態(tài)下具有一第一厚度約5μm至100μm，而在吸水膨脹后的濕潤(rùn)狀態(tài)下具有一第二厚度約50μm至300μm。

為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉數(shù)實(shí)施例，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明所述的保護(hù)眼內(nèi)組織的薄膜。

保護(hù)眼內(nèi)組織的薄膜的制備

實(shí)施例1

首先，取0.5g膠原蛋白(呈纖維狀，維狀長(zhǎng)度約為15mm)加入反應(yīng)瓶中，并加入100mL pH小于5的水溶液于反應(yīng)瓶中以分散膠原蛋白。接著，攪拌至膠原蛋白完全分散于水后，將所得溶液倒入一模具中，放置于室溫下進(jìn)行風(fēng)干。接著，一則可將所得薄膜直接進(jìn)行交聯(lián)及裁切為直徑6-16mm的圓形，得到薄膜(I)；另則可將該薄膜吸水后覆蓋于一模具上，使其干燥后具有一弧形曲面，即曲率半徑為6-8mm的弧形曲面，之后，將該具有弧形曲面的薄膜進(jìn)行交聯(lián)并裁切為直徑6-16mm的圓形，得到薄膜(I’)；上述交聯(lián)方式系將薄膜置于一腔體中放置一小時(shí)以進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，其中該腔體具有飽和蒸氣的甲醛氣體。

實(shí)施例2

首先，取0.5g膠原蛋白(呈纖維狀，維狀長(zhǎng)度約為15mm)加入反應(yīng)瓶中，并加入100mL pH小于5的水溶液于反應(yīng)瓶中以分散膠原蛋白。接著，攪拌至膠原蛋白完全分散于水后，將所得溶液倒入一模具中，放置于室溫下進(jìn)行風(fēng)干。接著，一則可將所得薄膜直接進(jìn)行交聯(lián)及裁切為直徑6-16mm的圓形，得到薄膜(II)；另則可將該薄膜吸水后覆蓋于一模具上，使其干燥后具有一弧形曲面，即曲率半徑為6-8mm的弧形曲面，之后，將該具有弧形曲面的薄膜進(jìn)行交聯(lián)并裁切為直徑6-16mm的圓形，得到薄膜(II’)；上述交聯(lián)方式系將薄膜置于一腔體中并照射紫外光一小時(shí)以進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，其中該紫外光的波長(zhǎng)為254nm、強(qiáng)度為3mW/cm²。

實(shí)施例3

首先，將0.5g聚乙烯醇(polyvinyl alcohol、PVA；分子量約30,000-50,000)加入反應(yīng)瓶中，并加入100mL純水。加熱攪拌至聚乙烯醇完全分散后，得到一聚乙烯醇水溶液。接著，以鹽酸水溶液(濃度為6N)滴定該聚乙烯醇水溶液，使聚乙烯醇水溶液的pH約小于3。接著，取0.5g膠原蛋白(呈纖維狀，維狀長(zhǎng)度約為15mm)加入反應(yīng)瓶中，并攪拌至膠原蛋白完全分散。接著，將所得溶液倒入一模具中，并放置于室溫下進(jìn)行風(fēng)干。接著，一則可將所得薄膜直接進(jìn)行交聯(lián)及裁切為直徑6-16mm的圓形，得到薄膜(III)；另則可將該薄膜吸水后覆蓋于一模具上，使其干燥后具有一弧形曲面，即曲率半徑為6-8mm的弧形曲面，之后，將該具有弧形曲面的薄膜進(jìn)行交聯(lián)并裁切為直徑6-16mm的圓形，得到薄膜(III’)；上述交聯(lián)方式系將薄膜置于一腔體中放置一小時(shí)以進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，其中該腔體具有飽和蒸氣的甲醛氣體。

實(shí)施例4

首先，將0.5g聚乙二醇(polyethylene glycol、PEG/polyethylene oxide、PEO；分子量約30,000-70,000)加入反應(yīng)瓶中，并加入100mL純水。攪拌至聚乙二醇完全分散后，得到一聚乙二醇水溶液。接著，以鹽酸水溶液(濃度為6N)滴定該聚乙二醇水溶液，使聚乙二醇水溶液的pH約小于3。接著，取0.5g膠原蛋白(呈纖維狀，維狀長(zhǎng)度約為15mm)加入反應(yīng)瓶中，并攪拌至膠原蛋白完全分散。接著，將所得溶液倒入一模具中，并放置于室溫下進(jìn)行風(fēng)干。接著，一則可將所得薄膜直接進(jìn)行交聯(lián)及裁切為直徑6-16mm的圓形，得到薄膜(IV)；另則可將該薄膜吸水后覆蓋于一模具上，使其干燥后具有一弧形曲面，即曲率半徑為6-8mm的弧形曲面，之后，將該具有弧形曲面的薄膜進(jìn)行交聯(lián)并裁切為直徑6-16mm的圓形，得到薄膜(IV’)；上述交聯(lián)方式系將薄膜置于一腔體中放置一小時(shí)以進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，其中該腔體具有飽和蒸氣的甲醛氣體。

實(shí)施例5

首先，將0.5g聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone、PVP；分子量約58,000)加入反應(yīng)瓶中，并加入100mL純水。攪拌至聚乙烯吡咯烷酮完全分散后，得到一聚乙烯吡咯烷酮水溶液。接著，以鹽酸水溶液(濃度為6N)滴定該聚乙烯吡咯烷酮水溶液，使聚乙烯吡咯烷酮水溶液的pH約小于3。接著，取0.5g膠原蛋白(呈纖維狀，維狀長(zhǎng)度約為15mm)加入反應(yīng)瓶中，并攪拌至膠原蛋白完全分散。接著，將所得溶液倒入一模具中，并放置于室溫下進(jìn)行風(fēng)干。接著，一則可將所得薄膜直接進(jìn)行交聯(lián)及裁切為直徑12mm的圓形，得到薄膜(V)；另則可將該薄膜吸水后覆蓋于一模具上，使其干燥后具有一弧形曲面，即曲率半徑為6-8mm的弧形曲面，之后，將該具有弧形曲面的薄膜進(jìn)行交聯(lián)并裁切為直徑12mm的圓形，得到薄膜(V’)；上述交聯(lián)方式系將薄膜置于一腔體中放置一小時(shí)以進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，其中該腔體具有飽和蒸氣的甲醛氣體。

使用掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope、SEM)對(duì)薄膜(V)或(V’)進(jìn)行分析，結(jié)果如圖1A所示，顯示所得薄膜具有一層狀結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例6

首先，將0.5g聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone、PVP；分子量約58,000)加入反應(yīng)瓶中，并加入100mL純水。攪拌至聚乙烯吡咯烷酮完全分散后，得到一聚乙烯吡咯烷酮水溶液。接著，以鹽酸水溶液(濃度為6N)滴定該聚乙烯吡咯烷酮水溶液，使聚乙烯吡咯烷酮水溶液的pH約小于3。接著，取0.5g膠原蛋白(呈纖維狀，維狀長(zhǎng)度約為15mm)加入反應(yīng)瓶中，并攪拌至膠原蛋白完全分散。接著，將所得溶液倒入一模具中，并放置于室溫下進(jìn)行風(fēng)干。接著，一則可將所得薄膜直接進(jìn)行交聯(lián)及裁切為直徑6-16mm的圓形，得到薄膜(VI)；另則可將該薄膜吸水后覆蓋于一模具上，使其干燥后具有一弧形曲面，即曲率半徑為6-8mm的弧形曲面，之后，將該具有弧形曲面的薄膜進(jìn)行交聯(lián)并裁切為直徑6-16mm的圓形，得到薄膜(VI’)；上述交聯(lián)方式系將薄膜置于一腔體中并照射紫外光一小時(shí)以進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，其中該紫外光的波長(zhǎng)為254nm、強(qiáng)度為3mW/cm²。

實(shí)施例7

首先，將0.5g聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone、PVP；分子量約58,000)加入反應(yīng)瓶中，并加入100mL純水。攪拌至聚乙烯吡咯烷酮完全分散后，得到一聚乙烯吡咯烷酮水溶液。接著，以鹽酸水溶液(濃度為6N)滴定該聚乙烯吡咯烷酮水溶液，使聚乙烯吡咯烷酮水溶液的pH約小于3。接著，取0.5g膠原蛋白(膠原蛋白為棉絮狀，膠原蛋白的最大長(zhǎng)度皆小于1.5mm)加入反應(yīng)瓶中，并攪拌至膠原蛋白完全分散。接著，將所得溶液倒入一模具中，并放置于室溫下進(jìn)行風(fēng)干。接著，一則可將所得薄膜直接進(jìn)行交聯(lián)及裁切為直徑6-16mm的圓形，得到薄膜(VII)；另則可將該薄膜吸水后覆蓋于一模具上，使其干燥后具有一弧形曲面，即曲率半徑為6-8mm的弧形曲面，之后，將該具有弧形曲面的薄膜進(jìn)行交聯(lián)并裁切為直徑6-16mm的圓形，得到薄膜(VII’)；上述交聯(lián)方式系將薄膜置于一腔體中放置一小時(shí)以進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，其中該腔體具有飽和蒸氣的甲醛氣體。

使用SEM(掃描式電子顯微鏡)對(duì)薄膜(VII)或(VII’)進(jìn)行分析，結(jié)果如圖1B所示，顯示所得膜薄呈現(xiàn)不具有層狀的致密結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)樗褂玫哪z原蛋白呈棉絮狀，其最大長(zhǎng)度皆小于1.5mm。

實(shí)施例8

首先，將0.5g聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone、PVP；分子量約58,000)加入反應(yīng)瓶中，并加入100mL純水。攪拌至聚乙烯吡咯烷酮完全分散后，得到一聚乙烯吡咯烷酮水溶液。接著，以鹽酸水溶液(濃度為6N)滴定該聚乙烯吡咯烷酮水溶液，使聚乙烯吡咯烷酮水溶液的pH約小于3。接著，取0.5g膠原蛋白(膠原蛋白為膠狀加入反應(yīng)瓶中，并攪拌至膠原蛋白完全分散。接著，將所得溶液倒入一模具中，并放置于室溫下進(jìn)行風(fēng)干。接著，一則可將所得薄膜直接進(jìn)行交聯(lián)及裁切為直徑6-16mm的圓形，得到薄膜(VIII)；另則可將該薄膜吸水后覆蓋于一模具上，使其干燥后具有一弧形曲面，即曲率半徑為6-8mm的弧形曲面，之后，將該具有弧形曲面的薄膜進(jìn)行交聯(lián)并裁切為直徑6-16mm的圓形，得到薄膜(VIII’)；上述交聯(lián)方式系將薄膜置于一腔體中放置一小時(shí)以進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，其中該腔體具有飽和蒸氣的甲醛氣體。

實(shí)施例9

首先，將0.5g聚乙烯醇(polyvinyl alcohol、PVA；分子量約30,000-50,000)加入反應(yīng)瓶中，并加入100mL純水。攪拌至聚乙烯醇完全分散后，得到一聚乙烯醇水溶液。接著，以鹽酸水溶液(濃度為6N)滴定該聚乙烯醇水溶液，使聚乙烯醇水溶液的pH約小于3。接著，取0.5g膠原蛋白(膠原蛋白為棉絮狀，膠原蛋白的最大長(zhǎng)度皆小于1.5mm)加入反應(yīng)瓶中，并攪拌至膠原蛋白完全分散。接著，將所得溶液倒入一模具中，并放置于室溫下進(jìn)行風(fēng)干。接著，一則可將所得薄膜直接進(jìn)行交聯(lián)及裁切為直徑6-16mm的圓形，得到薄膜(IX)；另則可將該薄膜吸水后覆蓋于一模具上，使其干燥后具有一弧形曲面，即曲率半徑為6-8mm的弧形曲面，之后，將該具有弧形曲面的薄膜進(jìn)行交聯(lián)并裁切為直徑6-16mm的圓形，得到薄膜(IX’)；上述交聯(lián)方式系將薄膜置于一腔體中放置一小時(shí)以進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，其中該腔體具有飽和蒸氣的甲醛氣體。

實(shí)施例10

首先，將0.5g聚乙二醇(polyethylene glycol、PEG/polyethylene oxide、PEO；分子量約30,000-70,000)加入反應(yīng)瓶中，并加入100mL純水。攪拌至聚乙二醇完全分散后，得到一聚乙二醇水溶液。接著，以鹽酸水溶液(濃度為6N)滴定該聚乙二醇水溶液，使聚乙二醇水溶液的pH約小于3。接著，取0.5g膠原蛋白(膠原蛋白為棉絮狀，膠原蛋白的最大長(zhǎng)度皆小于1.5mm)加入反應(yīng)瓶中，并攪拌至膠原蛋白完全分散。接著，將所得溶液倒入一模具中，并放置于室溫下進(jìn)行風(fēng)干。接著，一則可將所得薄膜直接進(jìn)行交聯(lián)及裁切為直徑6-16mm的圓形，得到薄膜(X)；另則可將該薄膜吸水后覆蓋于一模具上，使其干燥后具有一弧形曲面，即曲率半徑為6-8mm的弧形曲面，之后，將該具有弧形曲面的薄膜進(jìn)行交聯(lián)并裁切為直徑6-16mm的圓形，得到薄膜(X’)；上述交聯(lián)方式系將薄膜置于一腔體中放置一小時(shí)以進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，其中該腔體具有飽和蒸氣的甲醛氣體。

薄膜性質(zhì)量測(cè)

實(shí)施例11

針對(duì)實(shí)施例1-10所制備的薄膜(I)-(X)的光穿透度(transparency)、吸水率(swelling)、以及抗縫線強(qiáng)度進(jìn)行量測(cè)，其結(jié)果如表1所示。其中，光穿透度(transparency)系以分光光譜儀量測(cè)這些薄膜(在濕膜狀況下，及薄膜的含水量達(dá)飽合的狀況下)對(duì)波長(zhǎng)350-700nm的光吸收度，將光吸收度換算成光穿透度。吸水率(swelling)的量測(cè)方式如下：量測(cè)干燥的薄膜重量(W1)，接著將該薄膜泡入純水中20分鐘后取出，以擦拭紙輕拍吸取表面多余水分再次量測(cè)其重量(W2)，并以下式計(jì)算得到此外，抗縫線強(qiáng)度(Suture pull out)的測(cè)試方式如下：將薄膜切成20mm*50mm的尺寸，并將其泡入純水中20分鐘后取出。接著，于薄膜邊界10mm處穿入縫線，安裝于拉力機(jī)臺(tái)以10mm/min測(cè)試，計(jì)算出該薄膜的樣品拉應(yīng)力值(stress)。上述性質(zhì)量測(cè)系在薄膜厚度在50μm至500μm(濕膜)下進(jìn)行。

表1：量測(cè)上述實(shí)施例1-10所制備薄膜(I)-(X)及(I’)-(X’)的光穿透度、吸水率、以及抗縫線強(qiáng)度的結(jié)果。

由表1可知，實(shí)施例3-5所述的薄膜(III)-(V)及(III’)-(V’)，由于進(jìn)一步添加高分子(例如：聚乙烯醇、聚乙二醇、或聚乙烯吡咯烷酮)，其濕膜光穿透度可大于90％。此外，由表1可知，由于薄膜(III)/(III’)所使用的膠原蛋白其具有較長(zhǎng)的纖維長(zhǎng)度，因此其濕膜光穿透度可達(dá)約90％；相較之下，具有無(wú)纖維狀的膠原蛋白薄膜(IX)/(IX’)及(X)/(X’)，其光穿透度分別小于60％及90％。實(shí)施例5及實(shí)施例6所述的薄膜(V)/(V’)及(VI)/(VI’)其制備方式差異僅在于交聯(lián)的方式，而由表1結(jié)果可知，薄膜(V)/(V’)及(VI)/(VI’)其抗縫線強(qiáng)度皆可大于8MPa。再者，與實(shí)施例7相比，由于實(shí)施例5所使用的膠原蛋白具有較長(zhǎng)的膠原蛋白纖維長(zhǎng)度(約等于15mm)，因此所得的薄膜具有層狀結(jié)構(gòu)(圖1A)，其抗縫線強(qiáng)度可達(dá)20.0MPa。相較之下，實(shí)施例7所述的薄膜，由于所使用的膠原蛋白并非呈纖維狀，而系為棉絮狀(最大長(zhǎng)度小于1.5mm)，其所得膜層非為層狀結(jié)構(gòu)(圖1B)，抗縫線強(qiáng)度僅2.9MPa。另一方面，實(shí)施例8所得的薄膜(VIII)，由于為無(wú)纖維狀的膠原蛋白，使得其在濕膜的狀態(tài)下無(wú)法透光。

綜合上述，由于用來(lái)形成本發(fā)明所述的薄膜的膠原蛋白系呈纖維狀(具有纖維長(zhǎng)度介于約1.5mm至50mm之間)，因此可使得該薄膜具有層狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致該薄膜具有高吸水度、高可縫性、及高光穿透度。并且，本發(fā)明所述的薄膜可進(jìn)一步應(yīng)用于眼科用途、手術(shù)用途、或是組織工程方面。

本發(fā)明所制備的薄膜與市售OVD于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷尿?yàn)證比較

實(shí)施例12

為驗(yàn)證依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所制備的薄膜是否符合保護(hù)角膜內(nèi)皮細(xì)胞的條件，分別以上述實(shí)施例5所制備的薄膜(V’)及市售OVD(VISCOAT)產(chǎn)品進(jìn)行如下的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)操作流程，可同時(shí)參考圖2A的操作流程及圖2B的薄膜置入位置示意圖：首先，選擇新西蘭大白兔(New Zealand White rabbits)作為本次動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的模型；以器具對(duì)新西蘭大白兔的眼睛施以微創(chuàng)手術(shù)，切開2.2mm的傷口；接著，在實(shí)驗(yàn)組的新西蘭大白兔的眼睛置入本發(fā)明所制備的保護(hù)眼內(nèi)組織的薄膜，特別是用以保護(hù)角膜內(nèi)皮細(xì)胞的薄膜(V’)，此薄膜的透光度大于95％且含水率達(dá)90％，吸水膨脹后的薄膜厚度約200μm，以及，此薄膜的直徑大小約為12mm而曲率半徑約為6-8mm；另一方面，在對(duì)照組的新西蘭大白兔的眼睛注入市售OVD(VISCOAT)；進(jìn)行白內(nèi)障手術(shù)，以超聲波乳化技術(shù)執(zhí)行水晶體的移除，操作時(shí)間約7分鐘；分別移除實(shí)驗(yàn)組的薄膜(V’)及清除對(duì)照組的OVD；縫合兩組新西蘭大白兔的眼外傷口；并于當(dāng)日、一日，兩日及七日后，觀察兩組新西蘭大白兔的角膜內(nèi)皮細(xì)胞的完整性。

使用In vivo Confocal microscope(活體共軛焦顯微鏡)分別對(duì)實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的大白兔的角膜內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行分析，圖2C代表實(shí)驗(yàn)組結(jié)果，即置入本發(fā)明所制備用以保護(hù)角膜內(nèi)皮細(xì)胞的薄膜(V’)的大白兔角膜內(nèi)皮細(xì)胞的活體共軛焦顯微鏡圖，而圖2D代表對(duì)照組結(jié)果，為置入市售OVD(VISCOAT)產(chǎn)品的大白兔角膜內(nèi)皮細(xì)胞的活體共軛焦顯微鏡圖。如圖2C及圖2D所示，使用市售的OVD(VISCOAT)產(chǎn)品仍會(huì)造成角膜內(nèi)皮細(xì)胞相當(dāng)程度的受損，而置入本發(fā)明所制備用以保護(hù)角膜內(nèi)皮細(xì)胞的薄膜(V’)，可達(dá)到較完整保護(hù)角膜內(nèi)皮細(xì)胞的效果。

雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。