[發明專利]一種新型可降解聚氨酯生物材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710462495.3
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107686546A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 許開天
• 申請（專利權）人: 許開天
• 主分類號: C08G18/48
• 分類號: C08G18/48;C08G18/42;C08G18/32;A61L27/18;A61L27/58;A61L27/50;A61L27/60
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙)11531
• 代理人: 李宏偉

技術領域

本發明涉及生物醫學高分子材料領域，特別是一種新型可降解聚氨酯生物材料及其制備方法和應用。

背景技術

生物可降解嵌段聚氨酯是一類應用廣泛的生物材料，目前已經有好幾款相應的植入醫療器械獲得了歐洲CE及美國FDA的批準應用于人體。由于其優異的血液相容性、優異的機械和加工性能，其被廣泛應用于組織工程、再生醫學、控制藥物遞送、傷口愈合等應用領域。然而，幾乎所有的傳統嵌段聚氨酯都是以二異氰酸酯作為偶聯劑，通過二元醇或/和多元醇的末端羥基與異氰酸酯的偶聯反應合成，即使該方法提供了具有改進性質的材料，但實際上其缺乏嵌段選擇性和規則的排列組合，且只能以隨機方式組裝連接成為嵌段共聚物(即傳統無規嵌段聚氨酯高分子，縮寫：RanPU，如圖1所示)，而該種無規的結構將導致材料性質難以調控。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種新型可降解聚氨酯生物材料及其制備方法，該材料具有良好的血液相容性、組織相容性，具有優良的表面性質、機械力學性能、成型加工性能及生物降解性能，其降解產物導致的pH變化極小，有利于生物相容性的提高。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明首先提供一種新型可降解聚氨酯生物材料，包括若干由第一聚合物形成的第一嵌段、若干由第二聚合物形成的第二嵌段，第一嵌段和第二嵌段交替排列，相鄰的第一嵌段和第二嵌段間通過氨基甲酸酯鍵連接形成交替嵌段聚氨酯(AltPU)，即為所述新型可降解聚氨酯生物材料；

其中，所述第一聚合物為二元醇封端的聚酯，所述第二聚合物為二異氰酸酯封端的脂肪族聚醚或脂肪族聚酯聚合物，所述第二聚合物也可以由脂肪族二元醇替代，例如乙二醇、1,4-丁二醇等。

優選的，所述二元醇封端的聚酯為脂肪族聚酯或不同脂肪族聚酯組合形成的共聚物。

優選的，所述二異氰酸酯為脂肪族二異氰酸酯，具體為六亞甲基二異氰酸酯、丁二異氰酸酯、賴氨酸二異氰酸酯、賴氨酸乙酯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、4,4'-亞甲基雙(環己基)二異氰酸酯中的一種，用于合成選擇性偶聯反應中的二異氰酸酯封端鏈段的合成。

本發明還提供一種上述新型可降解聚氨酯生物材料的制備方法，以所述第一聚合物和第二聚合物為反應原料，在30～100℃下反應 8～72小時，獲得所述交替嵌段聚氨酯。

優選的，上述反應在反應原料本體或有機溶劑中進行，反應體系中還可以添加有機錫催化劑。

優選的，所述反應原料中羥基和異氰酸酯基團的摩爾比相同。

上述新型可降解聚氨酯生物材料用于植入和非植入醫療器械的制備。

優選的，所述新型可降解聚氨酯生物材料用于神經修復套接管、半月板修復多孔板、防粘連膜、腦膜、眼瞼修復重建支架、創傷修復薄膜及敷料或骨復合修復支架的制備。

本發明的積極效果：這是第一次發明這類具有鏈段交替排列新型結構的完全可生物降解嵌段聚氨酯材料。本發明所述新型可降解聚氨酯生物材料即交替嵌段聚氨酯(AltPU)被開發作為一類新的嵌段聚氨酯生物材料，其包括嵌段的交替排列(如圖1所示)。這些嵌段聚氨酯具有可控的化學結構以及規則的物理微觀結構。具有良好可控的化學結構以及規則的表面微觀結構，與RanPU相比，AltPU具有更高的結晶度，更高的表面能，更規則和穩定的表面圖案。其交替結構增加了微相分離，從而允許一些片段如比較親水的片段移動到材料表面上，從而具備較高的表面能；較高的結晶度增強了機械強度，交替結構導致具有規則的表面。通過原子力顯微鏡(AFM)進一步研究表面的粗糙度，記錄具有相同化學組成的AltPU和RanPU的高度圖像，發現交替的AltPU材料表面呈現101.8nm的Ra(平均粗糙度) 和762.9nm的Rmax(最大粗糙度)，其遠遠高于Ra為47.6nm和Rmax 為387.9nm的RanPU材料表面，這些表面的圖型化結構有利于細胞的粘附和生長。本發明所述交替嵌段聚氨酯(AltPU)生物材料不僅在神經修復套接管、骨科修復、眼瞼重建支架，創傷敷料和骨復合多孔修復支架上體現出很好的應用效果，在其它醫療器械的應用，包括皮膚重建和修復，防粘連膜，血管修補膜，腦膜、韌帶和腱修復等也體現出優異的修復性能。