[發明專利]一種基于聚羥基脂肪酸的材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210570631.8
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103030957A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 陳少軍;陳仕國;戈早川;袁紅明
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L75/04;C08G18/42
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙) 44312
• 代理人: 陳健

技術領域

本發明屬于智能材料技術領域，具體涉及一種基于聚羥基脂肪酸的材料及其制備方法和應用。

背景技術

形狀記憶效應是指具有初始形狀的材料，通過外界條件，能夠變形并且固定得到臨時形變；而在感應外界環境的變化后，又能改變形狀回到初始形狀。目前，具有形狀記憶效應的材料包括形狀記憶合金，形狀記憶陶瓷，形狀記憶聚合物。與其他材料相比，聚合物形狀記憶材料具有質量輕，變形容易，加工方便，溫度可調范圍寬等特點。因此，形狀記憶聚合物被廣泛應用于紡織，醫療，航空航天，工程等領域。

形狀記憶聚合物的設計原理都是通過設計一個固定相和可逆相，固定相轉變溫度（T_f）較高，而可逆相的轉變溫度(T_r)通常低于固定相溫度20℃以上。當溫度升溫到T(T_r<T<T_f),通過外力可以對形狀記憶聚合物變形，降低溫度時可以得到固定的臨時形狀。而當再次升溫到T時，臨時形狀就可以回復到初始形狀，從而實現形狀記憶功能。根據這一原理，目前開發了的形狀憶聚合物種類很多，包括聚氨酯，反式聚異戊二烯，聚苯乙烯共聚物，聚丙烯酸共聚物，聚已內酯，聚乳酸等。

作為重要的生物醫用材料，首先要求形狀記憶聚合物安全無毒，具有良好生物相容性。近年來開發了一些生物形狀記憶材料，研究較多的是可生物降解性形狀記憶材料，如聚L-乳酸（PLA,ZL200410013749.6），聚乙交酯（PGA），聚已內酯（PCL）及其共聚物（ZL200610017025.8），聚氨酯類(ZL200410010734.4,ZL200610043121.X,ZL200810040106.9）。這些研究大大促進了形狀記憶聚合物在生物醫療方面的應用。但是前期研究主要是生物可降解性與形狀記憶性能，而生物相容性的研究十分有限，很多形狀記憶聚合物長期植入人體也會引發炎癥，導致血栓等。因此，生物相容性形狀記憶聚合物的研究成為了近年來研究的熱點。

目前已經開發的生物降解性聚酯中，除了聚乳酸，聚已內酯外，聚羥基脂肪酸酯的研究越來越廣泛。聚羥基脂肪酸酯以可再生的天然材料為原料，具有優異的生物降解性和生物相容性，無毒，且人體內部不含有利用他們的細菌和真菌，在人體的降解過程主要是水解，在藥物載體，外科縫合，外科移植，骨科手術固定等生物醫學領域應用廣泛。但是，作為生物醫用形狀記憶材料應用醫療方面，除了結構要求外，其形狀記憶溫度（或形狀回復溫度）應高于室溫條件或應用條件。美國專利US6720402B2曾指出聚羥基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoates）可以做為軟段或硬段組分來制備形狀記憶聚合物。陳智飛也研究了聚羥基脂肪酸酯無規嵌段聚氨酯的合成。另外，還有聚乙二醇-聚羥基脂肪酸酯-聚乙二醇的三嵌段共聚物，聚乙二醇-羥基丁酸和羥基己酸共聚物的研究報道。但是，目前還沒有基于聚羥基脂肪酸酯生物相容性形狀記憶聚合物的研究。

作為重要的聚羥基脂肪酸酯，聚（β-羥基丁酸酯）是一種全同立構結晶性聚酯，結晶度高達80%，而斷裂伸長率為5％，常溫及玻璃化溫度下表現極在脆性。一方面通過共聚方法改善了其機械性能及加工性能，如聚（3-羥基丁酸酯-4-羥基丁酸酯）共聚物。但是，共聚物的玻璃轉變溫度較低，也不能做為形狀記憶材料應用。另一方面，采用物理改性如共混方法，通過選擇合適的共混組分，調節兩組分之間的配比，改善了組分間的相容性，可獲得各類要求的新型材料。因此，目前有大量關于聚羥基丁酸酯（PHB）的改性研究，如PHB/聚醋酸乙烯酯，PHB/聚甲基丙烯酸甲酯，PHB/聚環氧丙烷，PHB/聚偏氟乙烯，PHB/PCL，PHB/PLA等。這些共混研究主要是改善機械性能，可降解性能，加工性能，都沒有提到形狀記憶性能的設計。