具体实施方式

通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本发明。本文中揭示本发明的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本发明的示范性，本发明可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本发明的代表性基础。

鉴于目前临床上使用的微导管法穿管和缝线法穿管难以快速、精准地穿过直径仅约300μm的Schlemm管全周管腔，本发明人经长期研究和大量实验，得以提出本发明的技术方案。该技术方案主要是以掺杂荧光材料的纤维素或海藻酸钠作为核层纤维，通过正硅酸乙酯在碱性乙醇环境下的水解，以核层纤维为模板，在核层纤维上包覆一层二氧化硅壳层，而后经过氟硅烷溶液或聚二甲基硅氧烷溶液的浸渍，得到荧光强度强、疏水性能良好的核壳结构荧光纤维，或以核层纤维为模板，在纤维表面涂覆氟化二氧化硅纳米颗粒层，得到荧光强度强、疏水性能良好的核壳结构荧光纤维，该荧光纤维具有高亮度、制备简单、反应条件温和、机械性能和直径可控、高稳定性、易于临床转化等优点，与目前临床上使用的微导管和聚丙烯缝线相比，具有全周发光、硬度适合Schelmm管腔、价格便宜等优点，通过对激发光、信号光的进行滤光片调节，可指导医生在青光眼手术中完成Schlemm管的精准全周穿管。如下将对本发明的技术方案更为详细的解释说明。

本发明实施例的一个方面提供一种可视化荧光纤维，包括掺杂荧光材料的核层纤维以及包覆在所述核层纤维上的壳层，至少所述最外层壳层表面是疏水的。

在一些优选实施例中，所述核层纤维的材质包括纤维素或海藻酸钙；其中，所述纤维素可以包括纤维素纳米晶体、纤维素纳米纤维、细菌纤维素等中的任一种或多种的组合，但不局限于此。

在一些优选实施例中，所述核层纤维的直径为100-200μm。

在一些优选实施例中，所述壳层包括依次包覆在核层纤维上的第一壳层和第二壳层，所述第二壳层由疏水材料形成；优选的，所述第一壳层的材质包括二氧化硅；优选的，所述第一壳层的厚度为1-5μm；优选的，所述疏水材料包括氟硅烷或聚二甲基硅氧烷；优选的，所述第二壳层的厚度为2-50μm；更优选的，所述氟硅烷可以包括全氟葵基三乙氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟十二烷基三氯硅烷等，但不局限于此。

本发明实施例提供的核壳结构荧光纤维，第一层壳为正硅酸乙酯水解得到的二氧化硅壳层，不仅提高了表面粗糙度，而且为生长氟化层提供了更多的结合位点，此外，壳层还能提高核层纤维的稳定性。

在一些优选实施例中，所述壳层由氟化二氧化硅纳米颗粒聚集形成；优选的，所述氟化二氧化硅纳米颗粒的尺寸为10-500nm。

本发明实施例提供的核壳结构荧光纤维，直接将核层纤维浸渍于氟化二氧化硅颗粒的四氢呋喃中，一步法直接得到表面粗糙并且氟化均匀的疏水壳层。

在一些优选实施例中，所述核层纤维中荧光材料的0.01-2wt％。

在一些优选实施例中，所述荧光材料可以包括荧光粉、荧光纳米材料、有机染料小分子等中的一种或多种的组合，但不局限于此。

本发明实施例的另一个方面还提供一种上述的可视化荧光纤维的制备方法，包括：

制备掺杂荧光材料的核层纤维，以及，在所述核层纤维表面包覆壳层。

在一些优选实施例中，所述的可视化荧光纤维的制备方法，包括：将掺杂荧光材料的纤维素溶液注射到含有脱水溶剂和阳离子表面活性剂的凝固浴中，经过湿拉伸处理并干燥，获得核层纤维，所述纤维素溶液包含1-10wt％纤维素材料及0.01-2wt％荧光材料。

或者，将浓度为1-10％掺杂荧光材料的海藻酸钙溶液注射到含有金属阳离子和阳离子表面活性剂的凝固浴中，经过湿拉伸处理并干燥，获得核层纤维，所述海藻酸钙溶液包含1-10wt％海藻酸钙及0.01-2wt％荧光材料；

优选的，所述凝固浴中金属阳离子的浓度为0.1-1mol/L，阳离子表面活性剂的浓度为0.1-10mmol/L。

在一些优选实施例中，所述脱水溶剂包括丙酮或乙醇；所述阳离子表面活性剂可以包括二癸基二甲基氯化铵(DDAC)、双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)等中的一种或几种，但不局限于此；所述金属阳离子包括Ca²⁺、Ba²⁺、Zn²⁺、Al³⁺或Fe³⁺。

在一些更为优选的实施例中，所述湿拉伸处理为重力湿拉伸处理，即将湿法纺丝得到的湿纤维的一端进行固定悬空，随后将纤维另一端连接不同重量的砝码，在空气中风干后，可得到直径可控的高取向的纤维；该工艺步骤操作简单，可使单丝的取向性极大提高。所述砝码重力包括5g、10g、20g等，根据重力的不同，可制得不同直径的纤维，随着重力的增加(5g→20g)，同一直径(500μm)的原丝在拉伸干燥后，直径越来越小(200μm→160μm→120μm)。

在一些优选实施例中，所述的可视化荧光纤维的制备方法，包括：将核层纤维置于分散有氟化二氧化硅纳米颗粒的四氢呋喃溶液中，从而使氟化二氧化硅纳米颗粒在核层纤维表面聚集形成壳层，制得可视化荧光纤维。

在一些优选实施例中，所述分散有氟化二氧化硅纳米颗粒的四氢呋喃溶液中氟化二氧化硅纳米颗粒与四氢呋喃的重量比为0.1-2∶10。

在一些优选实施例中，所述的可视化荧光纤维的制备方法，包括：

将核层纤维置于正硅酸乙酯的碱性乙醇溶液，从而在核层纤维表面包覆二氧化硅壳层；

使表面包覆有二氧化硅壳层的核层纤维与氟硅烷溶液或聚二甲基硅氧烷溶液充分接触，从而制得可视化荧光纤维。

在一些优选实施例中，所述正硅酸乙酯的碱性乙醇溶液包括体积比为1-4∶50∶1-10的正硅酸乙酯、乙醇和质量百分浓度为10-50％的氨水。

本发明实施例的另一个方面还提供一种Schlemm管穿管装置，包含前述的可视化荧光纤维，提供了光路调制的方法，应用于具体手术环境，可完成猪眼、兔眼的360°黏小管手术的穿管手术。

本发明实施例提供的可视化荧光纤维具有高荧光强度、可调的机械性能、可全周发光、易于临床转化等优点，且其制备工艺简单、反应条件温和、机械性能和直径可控、可大规模生产等优点，可为360°黏小管手术提供更简单、精准、快速、安全的穿管方法，提高手术成功率，同时也为360°黏小管手术和青光眼治疗提供新的研究思路。

实施例1：将10mg [email protected]量子点(或10mg尼罗红)、10g海藻酸钠、490g去离子水共混，在60℃下剧烈搅拌3h，真空抽气去除气泡，将前液装入塑料注射器，以5ml/min的速度，通过内径为0.41mm，长度为15cm的钢管注入凝固浴中，凝固浴组成为0.1mol/L的CaCl₂和0.1mmol/L CTAB，在凝固浴中浸泡10min后，将纤维在去离子水中洗涤掉表面的Ca²⁺和CTAB，随后将纤维在湿度为50％的空气中自然风干，所得纤维经过环境扫描电子显微镜观察，整个纤维直径为150±10μm；将10cm的核层纤维置于50ml乙醇、1ml正硅酸乙酯、10ml28％氨水混合溶液中，加热温度为60℃，剧烈搅拌，搅拌6h，随后将纤维用乙醇洗涤3次，洗去表面结合不紧密的二氧化硅，随后置于烘箱中干燥，核壳纤维经过环境扫描电子显微镜和EDS能谱的表征，纤维表面粗糙度大大提升，硅元素分布均匀，直径为155±10μm左右；随后将干燥的核壳纤维置于1％wt的全氟辛基三乙氧基硅烷的碱性乙醇溶液中，反应0.5h，用乙醇洗去表面结合不紧密的氟硅烷，并在烘箱中干燥，经过环境扫描电子显微镜和EDS能谱的表征，表面未发生明显变化，氟元素分布很均匀(如图1所示)，随后对荧光纤维进行了应力应变测试和水接触角测量(如图2、图3所示)，至此，得到机械性能良好、疏水性良好的核壳结构荧光纤维。在30μW/cm²的激发光功率密度下，荧光纤维发出的光可透过Schlemm管附近眼部组织，从而指导医生完成兔眼及猪眼的穿管手术，结果显示荧光纤维准确的围绕Schlemm管一周(如图4a-图4b所示)。

实施例2：将[email protected]量子点(或10mg尼罗红)、20g纤维素纳米纤维、480g去离子水共混，剧烈搅拌3h，真空抽气去除气泡，将前液装入塑料注射器，以5ml/min的速度，通过内径为0.41mm，长度为15cm的钢管注入凝固浴中，凝固浴组成为丙酮和0.1mmol/LCTAB，将纤维在去离子水中洗涤掉表面的CTAB，随后将纤维固定，使其在湿度为50％的空气中自然风干，所得纤维经过环境扫描电子显微镜观察，宏观纤维内部单丝紧密排布，取向性很高，表面光滑，整个纤维直径为150±10μm；将0.1g氟化二氧化硅颗粒溶解在10ml四氢呋喃中，超声处理30min，随后将10cm的核层纤维置于溶解了氟化二氧化硅纳米颗粒的四氢呋喃中，搅拌3h，随后用乙醇洗涤纤维表面，并在烘箱中干燥，经过环境扫描电子显微镜和EDS能谱的表征，表面粗糙度增加，氟元素均匀分布，随后对荧光纤维进行了应力应变测试和水接触角测量，得到机械性能良好、疏水性能良好的核壳结构荧光纤维。在40μW/cm²的激发光功率密度下，荧光纤维发出的光可透过Schlemm管附近眼部组织，指导医生完成兔眼及猪眼的穿管手术，结果显示荧光纤维准确的围绕Schlemm管一周。

实施例3：将10mg [email protected]量子点(或10mg尼罗红)、15g纤维素纳米纤维(或海藻酸钠)、485g去离子水共混，在60℃下剧烈搅拌3h，真空抽气去除气泡，将前液装入塑料注射器，以5ml/min的速度，通过内径为0.41mm，长度为15cm的钢管注入凝固浴中，凝固浴组成为丙酮和0.1mmol/LCTAB，将纤维在去离子水中洗涤掉表面的CTAB，随后将纤维固定，使其在湿度为50％的空气中自然风干，所得纤维经过环境扫描电子显微镜观察，整个纤维直径为180±10μm；将10cm的核层纤维置于50ml乙醇、1ml正硅酸乙酯、10ml 28％氨水混合溶液中，加热温度为60℃，剧烈搅拌，搅拌6h，随后将纤维用乙醇洗涤3次，洗去表面结合不紧密的二氧化硅，随后置于烘箱中干燥，核壳纤维经过环境扫描电子显微镜和EDS能谱的表征，纤维表面粗糙度提升，直径为185±10μm左右；随后将干燥的核壳纤维用氧等离子体活化后置于包含1％PDMS的环己烷溶液中，充分反应，随后用乙醇清洗表面多余的PDMS和环己烷，在80℃下加热固化2h，经过环境扫描电子显微镜和EDS能谱的表征，表面粗糙度增加，直径为195±10μm左右，随后对荧光纤维进行了应力应变测试和水接触角测量，得到机械性能良好、疏水性能良好的核壳结构荧光纤维。在40μW/cm²的激发光功率密度下，荧光纤维发出的光可透过Schlemm管附近眼部组织，指导医生完成兔眼及猪眼的穿管手术，结果显示荧光纤维准确的围绕Schlemm管一周。

实施例4：将10mg [email protected]量子点(或10mg尼罗红)、15g纤维素纳米纤维(或海藻酸钠)、485g去离子水共混，在60℃下剧烈搅拌3h，真空抽气去除气泡，将前液装入塑料注射器，以5ml/min的速度，通过内径为0.41mm，长度为15cm的钢管注入凝固浴中，凝固浴组成为丙酮和0.1mmol/LCTAB，将纤维在去离子水中洗涤掉表面的CTAB，随后将纤维固定，使其在湿度为50％的空气中自然风干，所得纤维经过环境扫描电子显微镜观察，整个纤维直径为180±10μm，随后将干燥的核壳纤维用CF₄等离子体处理，经过环境扫描电子显微镜和EDS能谱的表征，直径变化不大，氟元素分布均匀，随后对荧光纤维进行了应力应变测试和水接触角测量，得到机械性能良好、疏水性能良好的核壳结构荧光纤维。在40μW/cm²的激发光功率密度下，荧光纤维发出的光可透过Schlemm管附近眼部组织，指导医生完成兔眼及猪眼的穿管手术，结果显示荧光纤维准确的围绕Schlemm管一周。

此外，本案发明人还参照前述实施例1-4，以本说明书涉及的其它原料和反应条件合成了其它的一系列荧光纤维，并还对这些荧光纤维的性能进行了测试，结果均较为理想。

本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。

在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。

在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。

除非另外具体陈述，否则术语“包含(include、includes、including)”、“具有(have、has或having)”的使用通常应理解为开放式的且不具限制性。

应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。

此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。

尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。