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角膜接触镜是具有良好生物相容性的水凝胶,以其作为眼部药物释放的载体可以延长药物在眼部的滞留时间、提高生物利用度。本文引入了助溶剂的概念来指导具有高载药量的角膜接触镜水凝胶的设计,将助溶剂β-环糊精(β-CD)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)引入角膜接触镜凝胶高分子网络,制备新型角膜接触镜凝胶材料。利用β-CD对药物分子的包合作用、PVP组分与药物分子的氢键作用,实现水凝胶网络对药物分子的高亲和性,提高接触镜的药物加载量,延缓药物的释放。
首先,合成了单取代甲基丙烯酸-β-CD单体(Mono-MA-β-CD),模压法制备含有β-CD的聚甲基丙烯酸-β-羟乙酯基水凝胶(PHEMA/β-CD)角膜接触镜。测定了凝胶材料中β-CD的含量,进行了红外光谱、平衡溶胀度、力学以及透光性能的表征,并以兔角膜原代上皮细胞进行材料的细胞毒性评价。结果表明,PHEMA/β-CD凝胶在可见光区具有良好的透光性能,β-CD的最大含量可以达到26.56 wt.%,细胞毒性评级为1级;加入β-CD后凝胶材料的含水量增加,力学性能也随之提高。以葛根素为模型药物,考察了PHEMA/β-CD水凝胶的药物加载和释放行为。结果表明,β-CD组分的引入增加了凝胶的药物加载量,延缓了药物的释放。体内释放结果表明,PHEMA/β-CD载药角膜接触镜提高了药物在眼内的滞留时间,药物透过角膜进入房水,在4.81 h达到最大药物浓度。
其次,聚乙烯醇侧链羟基接枝可聚合活性基团,与Mono-MA-β-CD单体共聚制备含有β-CD的聚乙烯醇基水凝胶(PVA-β-CD)。测定了凝胶中β-CD的含量,并进行红外光谱、平衡溶胀度、力学性能以及抗蛋白沉积、透光等性能表征。结果表明,PVA-β-CD凝胶具有良好的透光性能,β-CD最大含量达到30 wt.%,加入β-CD改善了材料的力学和抗蛋白沉积性能。以葛根素和乙酰唑胺作为模型药物,考察PVA-β-CD凝胶的药物加载和体外释放行为。结果表明,凝胶骨架上引入β-CD有利于提高药物加载、延缓药物释放,特别是乙酰唑胺的突释效应显著降低,释放时间达到15 d,具有长效释放特性。
制备了PHEMA-NVP-MA水凝胶角膜接触镜(MA为丙烯酸甲酯),考察了助溶剂组分单体乙烯基吡咯烷酮(NVP)的加入对材料含水量、力学性能的影响。结果表明,随着NVP加入量的增加,材料的含水量迅速增加,但力学性能下降。以葛根素为模型药物,考察了凝胶的药物加载和释放性能。结果表明,增加NVP的加入量可以提高凝胶的载药量,但释放速率加快。体内释放结果表明,载药PHEMA-NVP-MA角膜接触镜在兔眼中具有缓释效果,药物在眼部的平均滞留时间达到78 min。
最后,制备了硅氧烷水凝胶角膜接触镜,通过控制凝胶材料中亲水/疏水相比例来控制药物的释放,并对材料的平衡溶胀率、力学、离子透过性能进行表征。结果表明,增加材料中疏水相比例时,材料的含水量和离子透过性降低,力学性能增加。以富马酸酮替芬为模型药物考察了硅氧烷水凝胶角膜接触镜的药物加载和释放性能,结果表明,随着硅氧烷水凝胶中疏水相比例的增加,药物加载量略有降低,但药物释放速率明显减慢,在兔眼佩戴过程中,泪液中药物浓度比滴眼液剂型更平缓,释放时间达到2 d以上。