技术领域
本发明涉及一种人工晶状体，尤其涉及一种薄膜型人工晶状体的制备 方法及由该方法制备得到的产品，属于光学领域。
背景技术
光学薄膜如增透膜、增反膜、分光膜、滤光膜、偏振或者消偏振膜等 是以光的干涉等特性为基础设计出的光学器件。光学薄膜已被广泛用于光 学仪器、通信、建筑、医疗、空间技术等领域，而新工艺、新材料、新技 术的不断发展使其有着十分广阔的应用前景。
人工晶状体是白内障摘除手术后取代摘除的自身混浊晶体的材料，目 前临床对于人工晶状体的关注主要是术后的光学成像功能。普通人工晶状 体不能对通过的光线进行控制或选择，即不能根据患者的需要，控制所通 过的光线具有一定的波长，一定的强度。例如，年龄相关性黄斑变性的病 人的人工晶状体如果能够滤掉对视网膜RPE细胞有损害作用的蓝光，对于 病人视力的恢复和改善极有裨益，而这也正是普通人工晶状体所不能够实 现的。
光学薄膜可以赋予人工晶状体本身所不具有的光学、化学、机械性能。 比如增透膜使某个波段的光减少反射，增加透射；增反膜使某个波段的光 增加反射，减少透射。—各种膜的组合可以赋予人工晶状体更多的特性。
目前没有任何一种人工晶状体使用光学薄膜技术增加人工晶状体的增 透、增反的光学特性。人工晶状体作为眼内的光学器件，其与光学薄膜的 结合必定能够使人工晶状体发挥更大的作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种制备薄 膜型人工晶状体的方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术途径来实现的：
一种制备薄膜型人工晶状体的方法，包括：
利用常规的物理或者化学方法将光学薄膜材料镀在人工晶状体的表 面，制成增透光学薄膜或增反光学薄膜；
其中所制成增透膜的要求如下：膜层的光学厚度nh＝(2k-1)×λ /4(n为光学薄膜的折射率，h为光学薄膜的厚度，k为任意正整数，λ为 目标光的波长)，且为低膜(即n房水＝1.334＜n＜n2，n房水为房水的折射率，n 为光学薄膜的折射率，n2为人工晶状体的折射率)，膜层数为单层；
其中所制成增反膜的要求如下：膜层的光学厚度nh＝(2k-1)×λ /4(n为光学薄膜的折射率，h为光学薄膜的厚度，k为任意正整数，λ为 目标光的波长)，且为高膜(即n房水＝1.334＜n＞n2，n房水为房水的折射率， n为光学薄膜的折射率，n2为人工晶状体的折射率)，膜层数为任意层数。
目标光的波长决定光学薄膜的厚度[膜层的光学厚度nh＝(2k-1)× λ/4(n为薄膜的折射率，h为薄膜的厚度，k为任意正整数，λ为目标光 的波长)]，所述的目标光是指七种可见光，即红光、橙光、黄光、绿光、 青光、蓝光、紫光，这七种可见光的波长范围分别如下：紫光λ＝397-424nm， 蓝光λ＝424-455nm，青光λ＝455-492nm，绿光λ＝492-575nm，黄光λ＝ 575-585nm，橙光λ＝585-647nm，红光λ＝647-723nm。目标光的选择是由 患者对光的要求决定的。例如，蓝光与年龄相关性黄斑变性有关，对于年 龄相关性黄斑变性患者，可以选择蓝光增反膜人工晶状体滤掉蓝光。绿光 与视觉感受器细胞的损伤有关，对于视觉感受器细胞疾病的患者，可以选 择绿光增反膜人工晶状体滤掉绿光。如果低视力患者对绿光敏感，可以选 择绿光增透膜人工晶状体；对红光敏感，则可以选择红光增透膜人工晶状 体。
所述的光学薄膜材料要求具有较好的透明性、生物相容性、光学特性、 稳定性，与人工晶状体材料表面有一定的结合力，具有与人工晶状体材料 相同或者不同的折射率。满足上述要求的有机物材料或无机物材料都可用 作本发明的光学薄膜材料。其中，有机物材料优选自聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA，poly(methyl methacrylate))、硅凝胶(silicone)、水凝胶 (hydrogel)、丙烯酸酯(acrylic)或聚碳酸酯(polycarbonate)或记忆 体材料等，无机物材料优选为类金刚石或二氧化硅。此外，日常生活中的 光学薄膜材料如多种氧化物、氟化物、硫化物等以及多种有机材料等具有 很好的光学特性，如果具有很好的生物相容性，均可以用于这种人工晶状 体的生产，这些均应在本发明的保护范围之中。
现将本发明中优选的光学薄膜材料作一具体介绍：
PMMA：聚甲基丙烯酸甲酯是生产人工晶状体最常用和观察时间最长的 材料。PMMA的透光率为92％，屈光指数为1.491。生物相容性好，无退行 性变，质轻不易破碎，稳定性好，对环境变化具有抵抗性，并有抗酸、抗 有机溶剂的优点。直接接触角膜内皮对角膜内皮毒性大，不能高压及加热 蒸汽消毒，可被YAG激光打碎。
硅凝胶：主要成分是二甲基乙烯基硅氧基聚甲基硅氧烷，简称甲基乙 烯基硅酮，即硅凝胶。硅凝胶比重低耐高温高压，在220-240℃不发生老 化可进行高压或高温消毒。屈光指数为1.41、1.43、1.46不等，柔韧性较 好，可以折叠；结构稳定，组织相容性好，可在眼内长期存留。但极易产 生静电，吸附空气中的微粒及眼内新陈代谢产物，吸附在晶体表面的颗粒 样物质可以明显影响其透明度，严重者可以形成膜样物质包绕晶体。韧性 差，抗拉力和抗撕力差，目前作为人工晶状体材料得到了广泛应用，比较 有代表性的人工晶状体有如AMO Array、Alcon Acrosof Natural、非球面 人工晶状体(Technis、Z-Sharp)、Toric(带柱镜度数)等。
水凝胶：化学性质稳定，耐高温，韧性好，不易断，脱水后质硬，含 水率38％-55％，可高达60％。屈光指数为1.43、1.47，干燥时折射率 1.49，吸水率与屈光指数成反比。但富有渗水性可以使眼内新陈代谢排泄 物进入内部而黏附污染，蛋白沉积，使其透明性降低。
丙烯酸酯：丙烯酸酯多聚物是由甲基丙烯酸酯(MMA，又称为苯乙基丙 烯酸甲酯)、羟乙基甲基丙烯酸(HEMA，Hydroxyethylmethacrylate)及其 它交联体聚合而成的一类多聚物，简称丙烯酸酯。可被高度纯化，性质稳 定，透明性极佳，弹性较小，展开缓慢，屈光指数为1.48～1.55。疏水性 丙烯酸酯材料作为人工晶状体材料得到了广泛的应用，有代表性的产品有 Alcon Acrysof系列(如MA30BA、MA60BA、SA30AL、SA60AT等)，AMO AR40、 Sensar等。
聚碳酸酯：折射率＞1.59，制成的人工晶状体光学面薄，质软耐高温， 具有良好的可塑性，良好的弯曲疲劳度和抗张力度。不产生生物降解。能 高压消毒。
其他材料：记忆材料为甲基丙烯酸甲酯、羟乙基甲基丙烯酸甲酯、甲 基丙烯酸酯羟基苯酚及乙烯乙二醇二丙烯酸酯交联聚合而成的三维网状结 构，低于25℃质硬，体温加热变软，通过“记忆”恢复原状。
类金刚石：类金刚石薄膜作为新型的薄膜材料，具有优异的红外光学、 力学、电学、声学、热学等性能，具有广阔的应用范围。作为新一代的光 学材料，它具有一系列优异性能：红外区透明、硬度高、耐磨擦、化学性 能稳定、耐热冲击、热膨胀系数小等，能满足日益发展的军用及民用光学 仪器的需要。用类金刚石薄膜作窗口保护膜及红外光学系统的红外增透膜 及保护膜，有着十分广泛的应用前景。采用脉冲真空电弧离子镀技术来镀 制类金刚石薄膜，具有膜层性能稳定、方法简单等优点。
二氧化硅：化学式SiO2，又称硅石，在自然界分布很广，如石英、石 英砂等。无色或白色晶体，含铁时呈淡黄色，密度2.20～2.66g/cm3，鳞 石英熔点1670℃，方石英熔点1710℃，沸点均为2230℃，不溶于水和酸 (除氢氟酸外)。熔点很高，硬度很大；化学性质稳定，不溶于水也不和水 反应。能与熔融的碱反应。用于制玻璃、陶器、耐火材料等。
本发明采用常规的物理或者化学方法将光学薄膜材料镀在人工晶状体 的表面，可参照文献(唐伟忠.薄膜材料制备原理、技术及应用.冶金工业 出版社，2003年1月第二版；郑伟涛等.薄膜材料与薄膜技术.化学工业出 版社，2004年1月1日.)所述的镀膜方法，也可参照如下所述的物理或 化学方法进行镀膜：
一、物理方法：技术成熟，对沉积材料和基片材料没有限制，但设备 较复杂，价格相对化学反应较高。
1、真空蒸发：只需要产生一个真空环境，在真空环境下，给待蒸发物 提供足够的热量以获得足够的热量以获得蒸发所必需的蒸气压，是目前最 为广泛使用的技术，简单便利、操作容易、成膜速度快、效率高，但形成 膜与基片结合较差，工艺重复性不好。
2、溅射：在某一温度下，如果固体或液体受到适当的高能粒子(通常 为离子)的轰击，则固体或液体中的原子通过碰撞有可能获得足够的能量 从表面逃逸，这种将原子从表面发射出去的方式称为溅射。发展较晚，但 在近现代得到了广泛的应用。优点：能做成靶材的任何待镀材料都可以实 现溅射；溅射所获得的薄膜与基片结合较好；溅射所获得的薄膜纯度高， 致密性好；工艺可重复性好，膜厚可以控制，同时可以大面积基片上获得 厚度均匀的薄膜。但沉积速率低，基片由于受到等离子体的辐照等作用产 生温升。
3、离子束和离子助：膜材料被离化，具有高能量的膜材料离子被引入 到真空区，到达基片之前被减速以实现低能直接沉积。结合了真空蒸发和 溅射的优点并克服了两者的缺点，蒸发沉积速度快，蒸发得到的膜与基片 结合好，厚度均匀。
4、外延膜沉积技术：外延是指沉积膜与基片之间存在结晶学关系时， 在基片上取向或单晶生长同一物质的方法。可以较好的控制膜的纯度、膜 的完整性以及掺杂级别。
二、化学方法：技术成熟，薄膜材料是由反应气体通过化学反应而实 现的，化学反应可以由热效应引起或者由离子的电致分离引起。但对于反 应物和生成物的选择有一定的局限性，沉积过程控制较为复杂，较为困难； 同时化学反应要求反应温度较高，基片所处的环境温度一般较高，这样就 限制了基片材料的选择。
1、热生长：充气条件下，大量的氧化物、氮化物和碳化物薄膜可以通 过加热基片的方式获得，不是常用技术，但在热生长金属和半导体氧化物 的研究较为广泛。
2、化学气相沉积：制备各种薄膜材料的一种重要和普遍使用的方法， 可以在各种基片上制备元素及化合物薄膜。优点是可以准确控制薄膜组分 及掺杂水平使其组分具有理想化学配比；可在复杂形状的基片上沉积镀膜； 不需要昂贵的真空设备；高沉积温度会大幅度改善晶体结晶完整性；可以 大面积或多基片进行。缺点是需要高温；反应气体会与基片或设备反应； 设备可能比较复杂，控制变量较多。
3、电镀：电流通过导电液(电解液)中的流动而产生化学反应，最终 在阴极上(电解)沉积某一物质的过程。关注的是阴极反应，只适用于在 导电的基片上沉积金属和合金。
4、化学镀：不加任何电场、直接通过化学反应而实现薄膜沉积的方法， 使用活性剂的催化反应也可视为化学镀。不需要高温，经济实惠。
5、阳极反应沉积法：与电镀相反，氧化物生长在阳极表面，可以获得 非晶连续膜。
6、LB技术：利用分子活性在气液界面上形成凝结膜，将该膜逐次叠 积在基片上形成膜的过程，多用于电子和太阳能转换系统上。
本发明增反膜人工晶状体，可以完全滤掉对视网膜RPE细胞有损害作 用的蓝光，对于年龄相关性黄斑变性的病人有一定的帮助。本发明增透膜 人工晶状体可以增加一定波长的光的透过，对于低视力患者有明显帮助。 眼科临床中一般选择中部波长550nm，可以满足低视力患者的需要。同时， 通过控制膜的厚度和层数，能够实现控制通过人工晶状体的光线，使得通 过的光线具有一定的波长，一定的强度，这是目前临床中所有人工晶状体 不能做到的。
以下通过实施例来进一步描述本发明的有益效果，应该理解的是，这 些实施例仅用于例证的目的，决不限制本发明的保护范围。
具体实施方式
[实施例1]增透膜人工晶状体的制备
以PMMA为主要材料的人工晶状体(选用Alcon KC60BN+20D人工晶 状体，爱尔康(中国)眼科产品有限公司)(PMMA的折射率为1.491)，选 用折射率为1.41左右的硅凝胶(或者水凝胶)为镀膜材料，薄膜的光学厚 度nh＝(2k-1)×135nm，n为膜的折射率，h为薄膜的厚度，k为任意整 数，用离子束法将硅凝胶镀在人工晶状体表面，成单层膜；经检测，所制 备的增透膜人工晶状体使绿光的透过率超过90％。
[实施例2]增透膜人工晶状体的制备
以丙烯酸酯为主要材料的人工晶状体(选用Alcon ACRYSOFSA60AT +20D人工晶状体，爱尔康(中国)眼科产品有限公司)，该人工晶状体的 折射率为1.48～1.55，选用折射率为1.41左右的水凝胶或者丙烯酸酯为 镀膜材料，薄膜的光学厚度nh＝(2k-1)×170nm，n为膜的折射率，h 为薄膜的厚度，k为任意整数，用溅射法在人工晶状体表面镀上低于人工 晶状体折射率的单层膜；经检测，所制备的增透膜人工晶状体使红光的透 过率超过90％。
[实施例3]增反膜人工晶状体的制备
以PMMA为主要材料的人工晶状体(选用Alcon KC60BN +20D人工晶 状体，爱尔康(中国)眼科产品有限公司)，该人工晶状体的折射率为1.491； 镀膜材料选用折射率为1.60左右的聚碳酸酯作为高膜，选择nh＝(2k-1) ×110nm作为高膜的光学厚度，折射率1.491的PMMA作为低折射率材料， 高膜和低膜间隔镀膜以形成多个增反面，分别镀上10层和20层光学膜； 经检测，镀膜10层的增反膜人工晶状体使蓝光的透过率降低30％，镀膜 20层的增反膜人工晶状体使蓝光的透过率降低80％。
[实施例4]增反膜人工晶状体的制备
以折射率为1.41的硅凝胶为主要材料的人工晶状体(选用AMO Array +20D人工晶状体，AMO公司)，选用折射率为1.60左右的聚碳酸酯作为高 膜的镀膜材料，选择nh＝(2k-1)×110nm作为高膜的光学厚度，高膜和 低膜间隔镀膜以形成多个增反面，分别镀上10层和20层光学膜；经检测， 镀膜10层的增反膜人工晶状体使蓝光的透过率降低40％，镀膜20层的增 反膜人工晶状体使蓝光的透过率降低90％，再增加高膜的镀膜层数或者使 用折射率更大的材料(常用的无机镀膜物折射率更大，如氧化钛折射率为 2.3)作为高膜材料会使透过率进一步降低。选用氧化钛作为镀膜材料，镀 膜7层使蓝光透过率降低50％以上，镀膜19层透过率降低99.9％。
[实施例5]增反膜人工晶状体的制备
以折射率为1.41的硅凝胶为主要材料的人工晶状体(选用AMO Array +20D人工晶状体，AMO公司)，镀膜材料选用折射率为1.60左右的聚碳酸 酯作为高膜，选择nh＝(2k-1)×140nm作为高膜的光学厚度，折射率 1.41的硅凝胶或者折射率为1.43～1.47的水凝胶作为低折射率材料，高 膜和低膜间隔镀膜以形成多个增反面，分别镀上10层和20层光学膜；经 检测，镀膜10层会使绿光的透过率降低40％，镀膜20层会使绿光的透过 率降低90％，再增加高膜的镀膜层数或者使用折射率更大的材料(常用的 无机镀膜物折射率更大，如氧化钛折射率为2.3)作为高膜材料会使透过 率进一步降低。选用氧化钛作为镀膜材料，经检测，镀膜7层使绿光透过 率降低50％以上，镀膜19层使绿光透过率降低99.9％。
[实施例6]增反膜人工晶状体的制备
以折射率为1.43～1.47的水凝胶为主要材料的人工晶状体(选用 Hydroview+20D人工晶状体，美国博士伦公司)，镀膜材料选用折射率为 1.60左右的聚碳酸酯作为高膜，选择nh＝(2k-1)×170nm作为高膜的 光学厚度，折射率1.41的硅凝胶或者折射率为1.43、1.47的水凝胶作为 低折射率材料，高膜和低膜间隔镀膜以形成多个增反面，分别镀上10层和 20层光学膜；经检测，镀膜10层的增反膜人工晶状体使红光的透过率降 低40％，镀膜20层的人工晶状体使蓝光的透过率降低90％，再增加高膜 的镀膜层数或者使用折射率更大的材料(常用的无机镀膜物折射率更大， 如氧化钛折射率为2.3)作为高膜材料会使透过率进一步降低。如选用氧 化钛作为镀膜材料，镀膜7层即可使红光透过率降低50％以上，镀膜19层 透过率降低99.9％。
[实施例7]增反膜人工晶状体的制备
以折射率为1.48～1.55的丙烯酸酯为主要材料制备人工晶状体(选用 Alcon ACRYSOFSA60AT+20D人工晶状体，爱尔康(中国)眼科产品有限 公司)，镀膜材料选用折射率为1.60左右的聚碳酸酯作为高膜，选择nh＝ (2k-1)×110nm作为高膜的光学厚度，折射率1.41的硅凝胶或者折射 率为1.43～1.47的水凝胶作为低折射率材料，高膜和低膜间隔镀膜以形成 多个增反面，分别镀上10层和20层光学膜；经检测，镀膜10层使蓝光的 透过率降低40％，镀膜20层使蓝光的透过率降低90％。选用氧化钛作为 镀膜材料，镀膜7层即可使蓝光透过率降低50％以上，镀膜19层使蓝光透 过率降低99.9％。