本发明涉及医疗器械中植入材料和人工器官，尤其涉及一种基于pva水凝胶的人工角膜及其制备方法。
背景技术：
1、角膜是构成眼球的组织之一，角膜疾病眼科的常见多发病。角膜疾病的常用治疗方法为角膜移植，传统的角膜移植一般是移植他人的角膜，但角膜资源稀缺，且其他人的生物组织在角膜移植中被移植到患者体内，可能会发生排斥或感染。人工角膜作为一种角膜替代材料不仅可以在很大程度上解决角膜供体缺乏的问题。
2、在早期的人工角膜中，几乎人工角膜的整个部分通常由致密的透明无机材料(诸如玻璃)和透明树脂(诸如聚甲基丙烯酸酯)形成。然而，这种人工角膜对生物组织的粘附性低，并且对眼球施加有机械应力，可能容易发生人工角膜的偏离或感染，并且长时间使用人工角膜非常困难。基于上述问题，人们已经研究出由具有高生物相容性的软质材料或纤维材料形成的人工角膜。但目前的人工角膜移植仍然存在很多问题，如水凝胶虽然具有一定的生物相容性和渗透性，但其力学性能较差，在手术缝合时极易被撕裂，即使人工角膜顺利植入，也会因眼组织与人工角膜结合较差导致出现炎症，且其耐溶胀性也有待改善。
3、聚乙烯醇除具有一般水凝胶的性能外，它与人体组织具有高度的相容性，无毒、无副作用、无降解，化学性能稳定，机械性能优良，含水量高，是一种非常有潜力的人工角膜替代材料。但其力学性能与人体软骨仍有一定的差异，且难以获得足够的光学特性(例如高透明度、适当的折射率或低散射特性)等。
4、因此，目前迫切需要一种兼有良好的生物相容性、良好的力学性能、光学特性等性能的人工角膜。
技术实现思路
1、本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于pva水凝胶的人工角膜及其制备方法，该人工角膜具有足够的光学特性，力学性能优异，且具有良好的生物相容性和抗感染性，减少了植入后并发症的发生。
2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
3、一方面，一种基于pva水凝胶的人工角膜，包括光学中心部和裙边支架；其中，
4、所述光学中心部包含基于pva与氨基酸/咖啡酸改性壳聚糖的复合pva水凝胶；
5、所述裙边支架包含pva、氨基酸/咖啡酸改性壳聚糖、纳米磷酸盐、聚乙二醇羟基酸。
6、进一步地，所述光学中心部中pva与氨基酸/咖啡酸改性壳聚糖的质量比为100：（8～15），更优选为100:12。
7、进一步地，所述氨基酸/咖啡酸改性壳聚糖是由氨基酸、咖啡酸对壳聚糖改性制得；所述壳聚糖、氨基酸、咖啡酸的质量比为10:（0.5～1）:（0.2～0.3）；优选地，所述壳聚糖、氨基酸、咖啡酸的质量比为10:0.8:0.26。
8、优选地，所述氨基酸选自天门冬酰胺、谷氨酰胺、赖氨酸、酪氨酸中的任一种或几种的组合。
9、上述所述氨基酸/咖啡酸改性壳聚糖经由下述方法制备得到：
10、（1）将氨基酸、edc（1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐）、nhs（n-羟基琥珀酰亚胺）于室温下溶于双蒸水中，得到活化氨基酸溶液；
11、（2）将壳聚糖溶于酸中得到壳聚糖溶液；
12、（3）将咖啡酸、edc溶于乙醇水中得到咖啡酸溶液；
13、（4）将步骤（1）至（3）中的活化氨基酸溶液、壳聚糖溶液和咖啡酸溶液混合，氮气下保护反应，反应结束后调节ph至弱碱性，洗出产物透析，冻干，即得氨基酸改性壳聚糖。
14、优选地，步骤（1）中，所述氨基酸、edc、nhs的质量比为1：（2～3）：（0.5～1）。
15、优选地，步骤（2）中，所述酸为ph=5～5.5的稀盐酸、烯硫酸、稀硝酸、醋酸中的任一种。
16、优选地，步骤（3）中，所述咖啡酸、edc的质量比为1：（1.5～3）；所述乙醇水中乙醇与水的体积比为（20～60）：（40～80）。
17、优选地，步骤（4）中，所述反应的时间为12～24h，反应的温度为40～50℃。
18、进一步地，所述裙边支架中，所述pva、氨基酸/咖啡酸改性壳聚糖、聚乙二醇羟基酸和纳米磷酸盐的质量比为100：（5～10）：（7～12）：（5～10）；优选质量比为100:8:10:7。
19、进一步地，所述裙边支架中还包含环糊精改性碳纳米管，所述环糊精改性碳纳米管的添加量为pva质量的5～7.5%；所述环糊精改性碳纳米管经由下述方法制备得到：
20、（1）将碳纳米管放入酸中进行超声处理，得到羧基化碳纳米管；
21、（2）将羧基化碳纳米管、环糊精加入到水中，加入edc、nhs，反应过夜，抽滤，水洗至中性得到环糊精改性碳纳米管。
22、优选地，步骤（1）中，所述酸为浓硫酸和/或浓硝酸。
23、优选地，步骤（1）中，所述环糊精为γ-环糊精。
24、优选地，步骤（2）中，所述羧基化碳纳米管与环糊精的质量比为1：（0.25～0.32）。
25、另一方面，上述所述基于pva水凝胶的人工角膜的制备方法，包括以下步骤：
26、s1、将pva、氨基酸/咖啡酸改性壳聚糖、聚乙二醇羟基酸、纳米磷酸盐分散于水中形成纺丝液，通过静电纺丝制成具有中间通孔的无纺织物作为裙边支架；
27、s2、将pva、氨基酸/咖啡酸改性壳聚糖、二甲基亚砜和水混匀，得到复合pva水凝胶前体溶液；
28、s3、将无纺织物浸渍于复合pva水凝胶前体溶液中，冻融处理4-5次，使pva复合水凝胶固定在无纺织物表面形成光学中心部，然后水洗除去溶剂，即得。
29、进一步地，步骤s1中，所述pva、氨基酸/咖啡酸改性壳聚糖和纳米磷酸盐的总质量与水的质量比为（25～35）：（65～75）。
30、进一步地，步骤s2中，所述pva、氨基酸/咖啡酸改性壳聚糖的总质量与二甲基亚砜、水的质量比为1：（5～6）：（1～2）。
31、进一步地，步骤s3中，所述冻融处理过程为：-20～-30℃下冷冻14～16h后，室温下放置3.5～5h，重复此过程4～5次，即完成冻融处理。
32、进一步地，步骤s1中，所述无纺织物在浸渍复合pva水凝胶前体溶液前还包括对复合pva水凝胶前体溶液依次进行微波处理、红外处理；所述微波处理的功率为140～180w，时间为30～50min；所述红外处理的波长为780～850nm，时间为20～30min。申请人发现，事先对复合pva水凝胶前体溶液进行红外处理，再进行微波处理，有助于获得均一的pva水凝胶，进一步提高其力学性能，减少因手术缝合时力学强度差易被撕裂的缺陷，提高人工角膜植入的成功率。
33、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
34、1、本发明提供了一种基于pva水凝胶的人工角膜及其制备方法，该人工角膜生物相容性好，含水率高，光学特性好，力学性能优异，同时具备杀菌消炎的优点，能减少植入后并发症的发生。
35、2、本发明提供的基于pva水凝胶的人工角膜，通过在光学中心部和裙边支架材料中添加氨基酸/咖啡酸改性壳聚糖，壳聚糖中引入氨基酸，有助于增强其生物相容性、抗菌性，弥补壳聚糖吸水后力学性能差的缺陷；壳聚糖中引入咖啡酸，进一步增加壳聚糖的抗菌性和抗炎性，降低抗感染性；另外，申请人还发现，壳聚糖上同时引入氨基酸和咖啡酸，一方面，能够大幅度提升抗菌性和长效抗菌性，还能使改性后的壳聚糖与pva水凝胶形成更均匀的三维网络交联结构，力学性能大幅度提升，弥补了现有pva水凝胶力学性能差，手术缝合时极易被撕裂的缺陷，提高安全性；另一方面，还有助于提升pva水凝胶的含水率与透光性，使人工角膜具有足够的光学透性。
36、3、本发明的基于pva水凝胶的人工角膜，在裙边支架中加入环糊精改性碳纳米管，相比未改性碳纳米管，改性后的碳纳米管与pva等材料的相容性变好，能够提升裙边支架的力学强度和韧性，提高植入安全性；此外，环糊精改性碳纳米管的加入与聚乙二醇羟基酸还具有一定的协同作用，不仅能大幅度提升力学性能，还有助于提高其亲水性，提高含水率。
1.一种基于pva水凝胶的人工角膜，包括光学中心部和裙边支架；其中，
2.根据权利要求1所述的基于pva水凝胶的人工角膜，其特征在于，所述光学中心部中pva与氨基酸/咖啡酸改性壳聚糖的质量比为100：（8～15）。
3.根据权利要求1所述的基于pva水凝胶的人工角膜，其特征在于，所述氨基酸/咖啡酸改性壳聚糖是由氨基酸、咖啡酸对壳聚糖改性制得；所述壳聚糖、氨基酸、咖啡酸的质量比为10:（0.5～1）:（0.2～0.3）。
4.根据权利要求1所述的基于pva水凝胶的人工角膜，其特征在于，所述氨基酸选自天门冬酰胺、谷氨酰胺、赖氨酸、酪氨酸中的任一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的基于pva水凝胶的人工角膜，其特征在于，所述裙边支架中，所述pva、氨基酸/咖啡酸改性壳聚糖、聚乙二醇羟基酸和纳米磷酸盐的质量比为100：（5～10）：（7～12）：（5～10）。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于pva水凝胶的人工角膜，其特征在于，所述裙边支架中还包含环糊精改性碳纳米管；所述环糊精改性碳纳米管的添加量为pva质量的5～7.5%。
7.根据权利要求6所述的基于pva水凝胶的人工角膜，其特征在于，所述环糊精改性碳纳米管经由下述方法制备得到：
8.根据权利要求7所述的基于pva水凝胶的人工角膜，其特征在于，所述羧基化碳纳米管与环糊精的质量比为1：（0.25～0.32）。
9.权利要求1-8任一项所述的基于pva水凝胶的人工角膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的基于pva水凝胶的人工角膜的制备方法，其特征在于，所述冻融处理过程为：-20～-30℃下冷冻14～16h后，室温下放置3.5～5h，重复此过程4～5次，即完成冻融处理。
