專利名稱：殼聚糖接枝聚乙烯吡咯烷酮及其制備方法和用于制備生物降解材料的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及生物降解類醫(yī)用材料，更具體地是關于殼聚糖接枝聚己烯吡咯烷酮。
本發(fā)明還涉及殼聚糖接枝聚己烯吡咯烷酮的制備方法。
本發(fā)明還涉及殼聚糖接枝聚己烯吡咯烷酮用于制備生物降解材料的方法。
背景技術：
生物可降解材料主要包括生物降解薄膜材料和生物降解多孔支架材料，它具有良好生物相容性，而且在植入體內后，細胞在其表面粘附、增殖形成組織的過程的同時，在體液、酶、細胞等的作用下發(fā)生降解，變成小分子物質被吸收或通過新陳代謝排出體外?，F有生物降解材料有天然材料、高分子材料、陶瓷材料和復合材料等。應用較多的天然材料有甲殼素及其衍生物、膠原及其它蛋白質類物質，前者由于溶解性差加工困難，而后者的強度又難以達到理想要求。陶瓷材料中應用較多的是羥基磷灰石、磷酸三鈣及其它生物醫(yī)學多孔陶瓷材料，羥基磷灰石強度較好但降解性能較差，而磷酸三鈣降解性能較好但力學性能又很差，特別是在張力方面表現出脆性，所以陶瓷材料作為生物降解材料使用還存在很多不足。生物降解高分子材料主要是脂肪族聚酯類如聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、PLA/PGA共聚物等，但在臨床過程中發(fā)現上述材料的降解速度過快，而且患者出現非特異性無菌性炎癥反應率較高，目前認為出現無菌性炎癥的原因可能與聚合物降解過程中酸性降解產物引起局部pH值下降有關。
一般而言，作為細胞外支架的理想生物降解材料，應具備下列條件(1)良好的生物相容性；(2)良好的生物降解性，材料可最終被受植床組織完全替代；(3)易加工成型，并具一定的強度，移植后能保持原狀；(4)材料表面易于細胞粘附且不影響其增殖分化；(5)可與其它活性分子如骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)等復合，共同誘導骨的形成等。材料應能提供最大限度的空間和面積以利于容納最大限度的細胞貼附，這就需要材料有高度的多孔率，應達到90％以上，同時又保證材料的強度。此外，植入體內的血管長入也與材料的孔徑、多孔率相關。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現有技術存在的問題，提供一種殼聚糖接枝聚己烯吡咯烷酮，其生物相容性好、具有良好的生物降解性，材料可最終被受植床組織完全替代，易加工成型，并具一定的強度，材料表面易于細胞粘附且不影響其增殖分化，可與其它活性分子如骨形態(tài)發(fā)生蛋白等復合，提供最大限度的空間和面積以利于容納最大限度的細胞貼附。
本發(fā)明的目的還在于提供殼聚糖接枝聚己烯吡咯烷酮的制備方法。
本發(fā)明的目的還在于提供殼聚糖接枝聚己烯吡咯烷酮用于制備生物降解材料的方法。
所述生物降解材料包括生物降解薄膜材料和生物降解支架材料。
本發(fā)明對殼聚糖進行接枝改性，引入生物相容性好、更加親水的高分子支鏈——聚乙烯基吡咯烷酮，破壞殼聚糖分子鏈之間和分子鏈內的氫鍵作用從而改善殼聚糖的親水性，還可以改善殼聚糖的加工性能。
乙烯基吡咯烷酮不僅單體溶于水，而且它的均聚物均聚物—聚乙烯吡咯烷酮也溶于水。聚乙烯吡咯烷酮具有許多優(yōu)良的物理化學性能，如生理相容性、增溶性、成膜性、水溶性等。對眼球有很好的親和性，是用來制作隱形眼鏡的常用材料。研究還發(fā)現聚乙烯吡咯烷酮對角膜細胞的生長有很好的促進作用，是理想的角膜支架材料。在殼聚糖側鏈引入聚乙烯吡咯烷酮，不僅能改善殼聚糖的親水性、調節(jié)殼聚糖的降解速率，更重要的是改善了殼聚糖的加工性能?？梢栽谄嵝詫ぞ厶歉男猿赡z狀，避免了使用對細胞有害的交聯劑，如戊二醛等。并且殼聚糖這種凝膠狀更容易通過冷凍干燥來制孔。聚乙烯吡咯烷酮雖然不降解，但是它溶于水，能在體內通過體液循環(huán)最終排出體外，對人體細胞無損害作用。
甲殼素(chitin)又名幾丁質，是一種氨基多糖聚合物，是生物學上僅次于蛋白質骨膠的最重要的動物結構材料。它是許多甲殼類動物如蝦、蟹以及昆蟲等外殼的重要成分；殼聚糖(chitosan)是甲殼素最重要的衍生物，是甲殼素脫乙?；漠a物。甲殼素、殼聚糖及兩者的衍生物也是應用比較廣泛的生物材料。殼聚糖有很好的成膜性，能溶于稀醋酸或煙酸中，在制膜過程中不涉及有毒物質，制膜設備和工藝簡單。通過冷凍干燥可以將殼聚糖溶液制成多孔的組織工程支架材料。殼聚糖生物相容性好，能在體內被細胞降解吸收。
本發(fā)明的殼聚糖接枝聚己烯吡咯烷酮的制備方法包括將重量比為1∶10～10∶1的聚乙烯基吡咯烷酮和殼聚糖溶解于稀酸中，除去均聚物。
所述稀酸可以是鹽酸或醋酸。
可以用抽提或其他通用的方法除去均聚物。
殼聚糖接枝聚己烯吡咯烷酮用于制備生物降解薄膜材料的方法包括下列步驟(1)將重量比為1∶10～10∶1的聚乙烯基吡咯烷酮和殼聚糖溶解于稀酸中；(2)加入(1)中反應物質量的0.1～1％的還原劑氰基硼氫化鈉，攪拌24-60小時；(3)將(2)中的反應液倒入培養(yǎng)皿中，在40～60℃下烘干成膜；(4)用堿中和過量的酸，揭下殼聚糖接枝膜，用水洗到中性；(5)用溫水抽提殼聚糖接枝膜，除去均聚物，得到生物降解薄膜材料。
殼聚糖接枝聚己烯吡咯烷酮用于制備生物降解支架材料的方法包括下列步驟(1)將重量比為1∶10～1∶1的聚乙烯基吡咯烷酮和殼聚糖溶解于稀酸中，得到凝膠產物；(2)第(1)步的凝膠產物加水攪拌后離心，重復多次，除去反應的均聚物，后將凝膠進行冷凍干燥，得到生物降解多孔支架材料。
上述方法中所用的堿可以是氫氧化鈉。反應機理如下 將聚乙烯基吡咯烷酮接枝改性殼聚糖不僅能改善殼聚糖的親水性，更能改善殼聚糖的加工性能，是一種理想的組織工程支架材料?？刂平又α?，可以做成不同強度不同形狀的凝膠到薄膜到多孔狀等支架材料，具有很廣泛的用途。
本發(fā)明與現有技術相比，具有如下優(yōu)點1、殼聚糖接枝聚己烯吡咯烷酮具有高度的多孔率，達到95％以上，同時又保證材料的強度，用作生物降解薄膜材料可以提供最大限度的空間和面積以利于容納最大限度的細胞貼附；用作生物降解支架材料可以可與其它活性分子如骨形態(tài)發(fā)生蛋白等復合，共同誘導骨的形成；2、可降解并無毒性，聚乙烯吡咯烷酮雖然不降解，但是它溶于水，能在體內通過體液循環(huán)最終排出體外，對人體細胞無損害作用；殼聚糖生物相容性好，能在體內被細胞降解吸收；
3、材料降解速度適中，患者不會出現非特異性無菌性炎癥反應。
具體實施例方式
實施例1制備生物降解薄膜材料將0.3g殼聚糖溶于100ml稀醋酸溶液中，調解溶液Ph至4.9。加入1g聚乙烯吡咯烷酮、0.01g還原劑氰基硼氫化鈉，在室溫下機械攪拌48小時。將反應液倒入培養(yǎng)皿中，在45℃下烘干成膜。加堿液氫氧化鈉中和醋酸，小心揭下殼聚糖膜，用水洗到中性，再用溫水抽提14小時以除盡均聚物。最后用去離子水洗到中性并干燥至恒重。得到薄膜接枝材料。接觸角為70度。吸水率為763.3％。
實施例2制備生物降解支架材料將0.3g殼聚糖溶于60ml稀醋酸溶液中，調解溶液Ph至4.9。加入1g聚乙烯吡咯烷酮、0.01g還原劑氰基硼氫化鈉，在室溫下機械攪拌48小時。得到凝膠狀產物。加水攪拌后離心，棄掉上清液。反復多次。
將上步所得的凝膠塑型，得到管狀、棒狀、條狀、塊狀等各種形狀的材料進行冷凍干燥，得到多孔支架材料，孔隙率為95％。
權利要求
1.一種殼聚糖接枝聚己烯吡咯烷酮的制備方法，其特征在于包括將重量比為1∶10～10∶1的聚乙烯基吡咯烷酮和殼聚糖溶解于稀酸中，除去均聚物。
2.根據權利要求1所述的殼聚糖接枝聚己烯吡咯烷酮的制備方法，其特征在于所述稀酸是鹽酸或醋酸。
3.權利要求1或2所述的方法制備的殼聚糖接枝聚己烯吡咯烷酮。
4.權利要求3所述的殼聚糖接枝聚己烯吡咯烷酮用于制備生物降解薄膜材料的方法，其特征在于包括下列步驟(1)將重量比為1∶10～10∶1的聚乙烯基吡咯烷酮和殼聚糖溶解于稀酸中；(2)加入(1)中反應物質量的0.1～1％的還原劑氰基硼氫化鈉，攪拌24-60小時；(3)將(2)中的反應液倒入培養(yǎng)皿中，在40～60℃下烘干成膜；(4)用堿中和過量的酸，揭下殼聚糖接枝膜，用水洗到中性；(5)用溫水抽提殼聚糖接枝膜，除去均聚物，得到生物降解薄膜材料。
5.權利要求3所述的殼聚糖接枝聚己烯吡咯烷酮用于制備生物降解支架材料的方法，其特征在于包括下列步驟(1)將重量比為1∶10～1∶1的聚乙烯基吡咯烷酮和殼聚糖溶解于稀酸中，得到凝膠產物；(2)第(1)步的凝膠產物加水攪拌后離心，重復多次，除去反應的均聚物，后將凝膠進行冷凍干燥，得到生物降解多孔支架材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及醫(yī)用生物降解材料，包括生物降解薄膜材料和生物降解支架材料，用殼聚糖接枝聚己烯吡咯烷酮制成，殼聚糖接枝聚己烯吡咯烷酮的制備方法包括將重量比為1∶10～10∶1的聚乙烯基吡咯烷酮和殼聚糖溶解于稀酸中，除去均聚物；該材料其生物相容性好、具有良好的生物降解性，材料可最終被受植床組織完全替代，易加工成型，并具一定的強度，材料表面易于細胞粘附且不影響其增殖分化，可與其它活性分子如骨形態(tài)發(fā)生蛋白等復合，提供最大限度的空間和面積以利于容納最大限度的細胞貼附。
文檔編號C08G81/02GK1417248SQ0215216
公開日2003年5月14日 申請日期2002年12月6日 優(yōu)先權日2002年12月6日
發(fā)明者周長忍, 張志雄 申請人:暨南大學