[發明專利]基于α－L－脯氨酸的高性能生物降解聚合物

無效

• 申請號: 200710018445.2
• 申請日: 2007-08-09
• 公開（公告）號: CN101173040A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 張為鵬
• 申請（專利權）人: 張為鵬
• 主分類號: C08G69/08
• 分類號: C08G69/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

發明領域

本發明涉及一類高性能生物降解高分子材料。該類新材料具有較好的力學性能(既有較高的強度，又有較好的柔韌性)，并且原材料、降解產物為組成生物體的氨基酸和毒性很小的ω-氨基酸。該材料既有望用作生物醫用材料，如組織工程支架材料、藥物或基因緩釋控釋材料、縫合線、人工皮膚等，又可用于食品和其它物品的包裝材料，并可作為生物降解熱熔膠使用。

背景技術

組織工程支架材料是組織工程的關鍵技術之一。支架材料提供了細胞生長、分化和繁殖的三維空間。然而目前所使用的生物降解高分子支架材料均有其難以克服的確點，如合成類力學性能較好的聚乳酸、聚乙醇酸及其共聚物降解產物呈酸性，易造成人體的非細菌性感染，同時聚乳酸、聚乙醇酸及其共聚物均為疏水性的，不利于細胞附著、分化。天然組織類的膠原蛋白、殼聚糖及其衍生物則力學性能差，并可能會產生抗原反應。既具有良好的生物相容性、又具有優異的力學性能的生物降解高分子支架材料目前還是一個世界性難題。

本發明的材料有較好的力學性能(既有較高的強度，又有較好的柔韌性和塑性)，同時該材料、原材料及降解產物毒性很小，并且親水性好，利于細胞附著。在一定程度上克服了上述兩類材料的確點。

在包裝領域，環境友好的生物降解包裝材料也是一個需要迫切解決的問題。以淀粉等天然高分子為基的生物降解成本低，但力學性能和工藝性差；聚乳酸等合成高分子力學性能較好，但在含水環境或潮濕環境中降解非常快，不易儲存。

本發明的材料主要發生酶解，水解速度非常慢。既可克服天然高分子力學性能差的缺點，又可克服在含水或潮濕環境下降解太快的缺點。

環保的生物降解熱熔膠也是一個需要迫切解決的問題。目前市場上的熱熔膠絕大多數均為非降解聚合物，對環境造成越來越嚴重的污染。而天然高分子類的生物降解熱熔膠則強度差。

本發明的材料也可作為生物降解熱熔膠使用。具有強度高、粘附力強，并且可生物降解的優點。

發明內容

α-L-氨基酸是組成蛋白質的基本單位。大量研究已經證明，不論是聚氨基酸，還是將適量α-L-氨基酸引入其它可水解或非降解聚合物，所得到的共聚物都是生物降解的，并且酶解起主要作用。而由α-D-氨基酸形成的聚合物則不能酶解。由α-L-氨基酸生成的高分子，降解產物是組成生命體的基礎氨基酸，因而具有毒性小、生物相容性好的優點，甚至可被人體作為營養成分吸收、代謝。這類材料既可用于醫學領域，如組織工程支架材料、藥物和基因控釋載體材料，也可作為環境友好材料用于包裝領域。

然而，單純的聚氨基酸卻有以下缺點：1、熱不穩定。分解溫度低于熔化溫度，難以進行加工處理；2、原材料及產物不溶于大多數常用有機溶劑，一般需要有毒的光氣、二光氣或三光氣，生成對潮氣敏感的N-羰基氨基酸酐，被認為很難規模化生產。3、三個以上的不同氨基酸生成的肽鏈有免疫原性。因此，除水溶性的聚谷氨酸、聚天冬氨酸、聚賴氨酸及其衍生物外，其它聚氨基酸作為生物材料研究很少。

將α-L-氨基酸與其它材料共聚。其各方面性能可得到極大改善。與羥基酸或二酸和二醇或醇胺生成聚酯酰胺；與ω-氨基酸或二酸和二胺生成共聚酰胺。從生物相容性的角度考慮，降解產物羥基酸或二酸都顯示酸性，有造成非細菌性感染的可能性；而ω-氨基酸結構與α-L-氨基酸類似，并且常常顯示出對生物體有益的生理作用，例如，4-氨基丁酸可用于肝昏迷及腦血管障礙引起的偏癱、記憶障礙、語言障礙、兒童智力發育遲緩及精神幼稚癥等，還可抗精神不安，對高血壓也有改善作用。6-氨基己酸可作為止血藥物口服使用。因此，α-L-氨基酸與ω-氨基酸生成共聚酰胺應該會有更有前途的應用前景。

本發明作者合成了多種α-L-氨基酸、甘氨酸和ω-氨基酸的共聚物，其中α-L-脯氨酸和ω-氨基酸的共聚物綜合性能優異。具有以下特點：

1.力學性能較好。例如，當α-L-脯氨酸：6-氨基己酸摩爾比為12％時，拉伸強度約為40MPa(優化聚合條件，強度還有提高的余地)，優于于目前文獻報道的絕大多數生物降解高分子材料；斷裂伸長率為60％，說明材料有較好的柔韌性。

2.材料屬于生物降解材料。根據文獻，含有8個或以下6-氨基己酸的線形或環狀齊聚物可被細菌作為營養成分利用。且分子量越低，利用程度越高。從理論上講，當α-L-脯氨酸：6-氨基己酸摩爾比大于1∶8時，材料在自然環境中基本可完全降解。