[發(fā)明專利]一種具有水溶性和生物降解性的電活性聚合物及其制備方法和應(yīng)用

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910039769.3
• 申請(qǐng)日: 2009-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN101570582A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王琴梅;汪乾;滕偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院;中山大學(xué)附屬口腔醫(yī)院
• 主分類號(hào): C08B37/04
• 分類號(hào): C08B37/04;A61L27/26;A61L27/58;A61L27/20;A61L27/18
• 代理公司: 廣州知友專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 李海波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有水溶性和生物降解性的電活性聚合物及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩等導(dǎo)電聚合物用作組織工程支架方面的潛在可能被廣泛地探索。研究證明，聚吡咯、聚苯胺等導(dǎo)電聚合物具有良好的生物相容性、能傳遞電信號(hào)、能促進(jìn)細(xì)胞尤其是電刺激響應(yīng)細(xì)胞的粘附、增殖和分化。Schmidt等在聚吡咯支架上培養(yǎng)PC12神經(jīng)細(xì)胞，結(jié)果證明電刺激可以加快神經(jīng)生長因子誘導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞分化。隨后，他們又將功能性肽分子引入氯摻雜的聚吡咯表面，結(jié)果證明可促進(jìn)神經(jīng)重建和血管生長等過程。Rivers等先合成了吡咯-噻吩-吡咯齊聚物，然后用酯鍵將其連接起來，形成可生物降解的導(dǎo)電嵌段共聚物(BECP)。他們?cè)谄浔砻媾囵B(yǎng)人成神經(jīng)瘤細(xì)胞(human?neuroblastoma?cell)，結(jié)果證明材料無細(xì)胞毒性，細(xì)胞能粘附在材料表面，1d后神經(jīng)軸突迅速伸展，8d后細(xì)胞增殖顯著。Hu等將雙羧基封端的苯胺五聚體通過碳二亞胺化學(xué)偶聯(lián)于殼聚糖分子鏈上，制備了溶于酸性水溶液、可降解的電活性聚合物。將鼠的PC12神經(jīng)細(xì)胞種植于材料表面后發(fā)現(xiàn)，苯胺改性的殼聚糖比純的殼聚糖有更強(qiáng)的誘導(dǎo)細(xì)胞分化的能力。Li等將不同濃度的樟腦磺酸摻雜的聚苯胺和明膠共混后經(jīng)電紡絲制成納米纖維。在此纖維膜上培養(yǎng)H9c2鼠心肌細(xì)胞，20h后細(xì)胞在纖維表面鋪展，1w后細(xì)胞形成單層融合，表明苯胺改性的明膠材料具有促進(jìn)心肌細(xì)胞粘附、鋪展、遷移、分化并匯集成細(xì)胞單層的能力，在心肌組織工程中有潛在的應(yīng)用前景。

盡管導(dǎo)電聚合物用作體外組織工程支架材料方面的研究很多，但用作體內(nèi)可注射組織工程支架材料的卻很少。原因在于，可注射組織工程的支架材料必須具有生物可降解性、水溶性。而常見的導(dǎo)電聚合物，如聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚乙炔等在大多數(shù)普通溶劑特別是水中的溶解性很差，無生物降解性。絕大多數(shù)有機(jī)溶劑均具高度毒性，而即使很低濃度的毒性試劑滲漏到體液中都將造成災(zāi)難性的后果，因此這些體系用做組織工程支架時(shí)存在潛在的安全隱患。材料的不可降解導(dǎo)致它不能通過腎臟清除，只能長期存留在體內(nèi)。而材料在體內(nèi)的長期存留易誘發(fā)慢性炎癥，存在最后需外科手術(shù)取出的危險(xiǎn)。為了解決導(dǎo)電聚合物的降解問題，Rivers、Hu和Huang等成功地將苯胺、吡咯、噻吩等的低分子量齊聚物引入可降解的聚合物，讓材料保留一定的導(dǎo)電活性，同時(shí)達(dá)到生物降解的目的，但均達(dá)不到生理?xiàng)l件下水溶的要求。

由于可注射組織工程支架材料可用最小的介入手術(shù)填充任何形狀和大小的空腔，具有易于操作、塑型方便、手術(shù)難度低、手術(shù)創(chuàng)傷小，能最大限度減少病人痛苦、感染危險(xiǎn)、疤痕形成和治療費(fèi)用的優(yōu)點(diǎn)。并且由于未使用時(shí)是液態(tài)，可跟活性細(xì)胞、生物活性分子、治療藥物等均勻混合后再注入固化。因此，從臨床的觀點(diǎn)看，可注射聚合物支架具有誘人的前景，尤其是對(duì)再生骨和軟組織。因此，制備具有良好的水溶解性、生物降解性的導(dǎo)電聚合物體系，以用作可體內(nèi)植入的生物醫(yī)用材料是一項(xiàng)非常重要和具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有水溶性和生物降解性的電活性聚合物，該聚合物具有生物相容性、水溶性、電活性以及可降解性等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的目的還在于提供上述具有水溶性和生物降解性的電活性聚合物的制備方法，該方法該制備方法工藝簡(jiǎn)單、易于控制。

本發(fā)明的目的還在于提供上述具有水溶性和生物降解性的電活性的聚合物在作為可注射組織工程支架材料或制造需要電活性的生物醫(yī)用裝置中的應(yīng)用。

為達(dá)到本發(fā)明的第一個(gè)目的，本發(fā)明提供的具有水溶性和生物降解性的電活性聚合物，通過如下方法制備獲得：采用高碘酸鈉氧化海藻酸鈉制得多醛基海藻酸鈉MASA，采用氧化偶聯(lián)的方法制得本征態(tài)苯/胺封端苯胺低聚體，將本征態(tài)苯/胺封端苯胺低聚體還原后獲得全還原態(tài)苯/胺封端苯胺低聚體OA-NH₂，通過全還原態(tài)苯/胺封端苯胺低聚體OA-NH₂上的端氨基與多醛基海藻酸鈉MASA上的醛基反應(yīng)，將全還原態(tài)苯/胺封端苯胺低聚體OA引入多醛基海藻酸鈉MASA，得到苯胺低聚體修飾的多醛基海藻酸鈉OA-MASA，其結(jié)構(gòu)式如下：

其中，OA的結(jié)構(gòu)式為

MASA的主體結(jié)構(gòu)式為

MASA的完整結(jié)構(gòu)式為

為達(dá)到本發(fā)明的第二個(gè)目的，本發(fā)明提供的具有水溶性和生物降解性的電活性聚合物的制備方法：包括以下步驟：

(1)采用高碘酸鈉氧化海藻酸鈉制備得到多醛基海藻酸鈉；