[發(fā)明專利]一種仿生增韌生物彈性體及其制備方法

在審

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• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107417901A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 游正偉;陳碩
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: C08G63/91
• 分類號: C08G63/91;C08G63/12
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所31233
• 代理人: 黃志達,魏峯

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物彈性體領(lǐng)域，特別涉及一種仿生增韌生物彈性體及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著生物醫(yī)學(xué)水平和材料科學(xué)水平的提高，生物醫(yī)用材料得到了越來越廣泛的應(yīng)用。從醫(yī)療器械到人體器官、組織修復(fù)，生物醫(yī)用材料已經(jīng)幾乎涉及到醫(yī)療領(lǐng)域的各個方面。生物醫(yī)用材料按材料的組成和性質(zhì)可分為：生物醫(yī)用金屬材料、生物醫(yī)用無機非金屬材料(生物陶瓷)、生物醫(yī)用高分子材料、生物醫(yī)用復(fù)合材料、和生物衍生材料。其中可降解型的生物高分子材料由于制備工藝條件的可重復(fù)性和結(jié)構(gòu)的規(guī)整性和可控性，能夠通過簡單的物理化學(xué)方法對其本體和制品表面進行進一步改性以滿足不同應(yīng)用的需求，上述優(yōu)點使得可降解型的生物高分子材料得到了廣泛的研究和關(guān)注。生物彈性體作為該類材料中極為重要的一支，在組織工程領(lǐng)域的應(yīng)用也越發(fā)受到人們的關(guān)注。

可降解型熱固性彈性體由于其優(yōu)異的生物相容性和生物降解性，并且其力學(xué)性質(zhì)能夠與體內(nèi)組織相匹配，所以在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中受到了越來越多的關(guān)注和研究。在新發(fā)展起來的生物彈性體中，聚癸二酸甘油酯(Poly(glycerol sebacate),PGS)是一個突出的代表。PGS用酯鍵構(gòu)筑了一個可降解的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出良好的彈性。并且其原料和降解產(chǎn)物都為人體基本構(gòu)成單元或者代謝廢物，具有優(yōu)異的組織相容性。但是隨著PGS研究的深入，人們認識到該材料還存在一些缺陷。PGS彈性體的研究主要受限于其力學(xué)性能不佳，難以滿足與再生組織的力學(xué)匹配這一問題。目前，PGS的增強方法主要集中在與其他材料共聚和添加無機粒子。這些方法都對其生物相容性和降解性能產(chǎn)生了影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種仿生增韌生物彈性體及其制備方法，該方法制備的彈性體實現(xiàn)了PGS基生物彈性體在保持相對較低模量的前提下，同時增強增韌；具有優(yōu)異的可回復(fù)性和生物可降解性，在醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域會有非常大的應(yīng)用前景。

本發(fā)明提供了一種仿生增韌生物彈性體，所述仿生增韌生物彈性體具有非共價鍵和共價鍵網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的雜化交聯(lián)結(jié)構(gòu)，共價鍵網(wǎng)絡(luò)由聚酯鍵構(gòu)成。

本發(fā)明還提供了一種仿生增韌生物彈性體的制備方法，包括：

(1)在保護氣氛下，將2-脲基-4[1H]-嘧啶酮與六亞甲基二異氰酸酯按摩爾比1:5-10混合，于100-120℃反應(yīng)16-20小時，經(jīng)洗滌、真空干燥得到UPy-HDI；

(2)在保護氣氛下，將PSeD、UPy-HDI和溶劑混合，于100-120℃反應(yīng)16-20小時，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，經(jīng)洗滌、真空干燥得到PSeD-U聚合物，交聯(lián)6-36小時得到PSeD-U生物彈性體，即仿生增韌生物彈性體；其中，UPy-HDI的加入量為PSeD羥基摩爾量的10～50％。

所述步驟(1)中的洗滌采用正己烷洗滌。

所述步驟(1)中的真空干燥溫度為50-60℃，真空干燥時間為12-16小時。

所述步驟(2)中的溶劑為DMF。

所述步驟(2)中的洗滌采用乙醚洗滌。

本發(fā)明設(shè)計并合成了含有UPy側(cè)鏈基團的PGS衍生物(PSeD-U)，引入了較強的四重氫鍵作用，利用犧牲鍵體系制備了具有優(yōu)異機械性能的生物彈性體。犧牲鍵體系通過可逆氫鍵的斷裂耗散大量能量，給予材料較高韌性的同時，提高材料的斷裂強度、斷裂伸長率。

有益效果

本發(fā)明由犧牲氫鍵體系和共價交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組成的混合交聯(lián)型PGS基生物彈性體——PSeD-U，實現(xiàn)了PGS基生物彈性體在保持相對較低模量的前提下，同時增強增韌；此外，該彈性體具有優(yōu)異的可回復(fù)性和生物可降解性，在醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域會有非常大的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為UPy-HDI的¹H NMR譜圖；

圖2為PSeD-U20的¹H NMR譜圖；

圖3為UPy-HDI、PSeD、PSeD-U20的紅外光譜圖；

圖4為PSeD、PSeD-U10、PSeD-U20、PSeD-U30的DSC曲線圖；

圖5a為不同UPy含量的PSeD-U生物彈性體的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線；

圖5b為不同固化時間的PSeD-U20生物彈性體的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線；

圖6a為交聯(lián)12小時的PSeD-U20彈性體不同等待時間(0min，15min，45min)下的循環(huán)拉伸試驗；