[發明專利]可控降解二氧化碳/環氧化物/內酯的三元共聚物及其制備方法

無效

• 申請號: 200710034893.1
• 申請日: 2007-05-09
• 公開（公告）號: CN101054441A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 黃可龍;劉素琴;劉艷飛;黃健涵;王蔚玲;盧凌冰;吳弘;肖寒
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C08G64/34
• 分類號: C08G64/34;C08G64/38
• 代理公司: 中南大學專利中心
• 代理人: 龔燦凡

技術領域

本發明涉及一種可控生物降解的脂肪族聚碳酸酯及其制備方法，屬于高分子化學領域。

背景技術

迄今為止，在生物醫用高分子材料領域中得以實現臨床應用的主要為聚酯類材料，如聚乙二醇、聚己內酯、聚乳酸(PLA)及其與聚乙交酯的共聚物(PLGA)等。聚酯類材料在降解過程中會釋放出大量酸性物質，從而造成治療后期非感染性炎癥反應。然而，二氧化碳與環氧化合物直接制備的脂肪族聚碳酸酯，因其具有良好的生物相容性和可降解性能，且降解后生成二氧化碳和中性的二元醇，可避免治療后期非感染性炎癥反應的產生。因此，脂肪族聚碳酸酯在藥物控制釋放、體內植入材料及組織工程等領域得到越來越廣泛的應用，但脂肪族聚碳酸酯雖然具有良好的生物相容性，但是降解速率不甚理想。

為了改善脂肪族聚碳酸酯的生物降解性能，從分子設計的角度出發，引入含有功能基團的第三單體，通過改變聚合物結構組成及形態來制備不同生物降解速率的新型生物醫用高分子材料，可顯著改善脂肪族聚碳酸酯的降解及熱力學等物理化學性能。為了滿足不同的需要，目前可功能化聚碳酸酯的合成與應用正日益受到眾多的研究者所關注。用羥基、氨基、酯基、羧基等基團修飾聚碳酸酯，能調節聚合物的親水性、滲透性、生物降解以及機械性能等。因此實現脂肪族聚碳酸酯改性為具有可控生物降解性能的生物醫用材料的功能化在實踐上具有重要的意義，同時還具有拓展二氧化碳化學深入研究的前沿性和環保意義。

發明內容

為實現脂肪族聚碳酸酯改性為具有可控生物降解性能的生物醫用材料的功能化，本發明提供一種具有良好生物相容性、可控降解性的二氧化碳/環氧化物/內酯的三元共聚物及其制備方法。

為達到上述目的，本發明通過引入含有易水解基團的內酯單元，在脂肪族聚碳酸酯分子鏈上鍵合易降解基團，增加聚碳酸酯的親水性和降解性能，且通過控制聚合物中含酯單元的含量，調節聚碳酸酯的降解速率，進而實現材料的可控降解。

可控降解二氧化碳/環氧化物/內酯的三元共聚物，化學名稱為：內酯-環氧化物-二氧化碳，其結構式為：

其中：a＝1～100，b＝1～100，c＝1～100，n＝3～5，R₁、R₂、R₃、R₄＝H，烴基。

上述可控降解二氧化碳/環氧化物/內酯的三元共聚物的制備的方法，在高壓反應釜中加入催化劑、環氧化物、內酯單體和溶劑，催化劑為環氧化物重量的2～4％，內酯單體與環氧化物重量比為1～5∶5，溶劑與環氧化物的體積比為1～2∶1，充分攪拌均勻后，然后通入CO₂氣體至反應體系壓力為3.5～4MPa。加熱，在50～90℃下聚合12～48小時，停止加熱攪拌，冷卻至室溫，排出剩余氣體。出料后用5％的鹽酸乙醇洗滌共聚物，再用乙醇洗滌三次，干燥得粗產物。對粗產物用二氯甲烷溶解，離心除去不溶物及殘留催化劑，揮發除去溶劑，35℃真空干燥至恒重，得三元共聚物。進行FTIR、¹H-NMR、¹³C-NMR、DSC、TGA和WAXD等表征和降解性能測試，對聚合物的結構和性能進行證實。

使用的催化劑為聚合物負載型雙金屬配位催化劑。

使用的環氧化物包括：環氧乙烷、環氧丙烷、1，2-環氧丁烷或2，3-環氧丁烷；使用的內酯單體包括：γ-丁內酯、δ-戊內酯或ε-己內酯；使用的溶劑為：苯或甲苯。

本發明提供的二氧化碳/環氧化物/內酯的三元共聚物，具有良好的生物相容性、生物降解性和加工成型性，是一種具有應用前景的生物醫用材料，尤其在藥物載體材料領域中具有獨特的應用前景；由于第三單體內酯的引入，聚合物的分子量增加，同時玻璃化轉變溫度也得到提高，改善了其物理機械性能，同時由于易水解酯基的存在，三元共聚物較相應的未加內酯單元的二元共聚物的降解性能得到明顯提高，而且通過控制聚合物中含酯單元的含量，可以調節聚碳酸酯的降解速率，因此在藥物載體、體內植入材料、組織工程等領域有重要的實踐意義。

附圖說明

圖1為本發明在不同投料比(ε-己內酯：1，2環氧丁烷)下所得到的二氧化碳/1，2環氧丁烷/ε-己內酯三元共聚物的體外降解圖。

具體實施方式