本發(fā)明涉及有機(jī)高分子化合物，具體涉及不飽和脂肪族聚酯，該不飽和脂肪族聚酯適用于醫(yī)用材料。
背景技術(shù)：
脂肪族聚酯其主鏈由脂肪族結(jié)構(gòu)單元通過易水解的酯鍵連接而成，且主鏈柔順，很容易在微生物的作用下,通過酶的催化而發(fā)生降解。因此，脂肪族聚酯因其具有良好的生物相容性及生物可降解性，是一類重要的生物醫(yī)用材料，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域，如藥物緩釋、手術(shù)縫合線、骨固定材料、組織工程材料等。常用的脂肪族聚酯有聚乙交酯(pga)、聚丙交酯(pla)、乙交酯-丙交酯共聚物(plga)、聚己內(nèi)酯(pcl)等。目前脂肪族聚酯的合成方法有兩種。第一是使用雙官能團(tuán)單體通過縮合制備得到的，例如用二元酸和二元醇縮合聚合得到。第二是采用其酯化合物或內(nèi)酯化合物為單體，進(jìn)行開環(huán)共聚得到。但是，脂肪族聚酯存在幾個較大的缺陷，第一，脂肪族聚酯的親水性差、生物活性低，對細(xì)胞的親和力和粘附力弱。第二脂肪族聚酯的主鏈缺乏反應(yīng)活性位點(diǎn)，限制脂肪族聚酯的應(yīng)用。
不飽和脂肪族聚酯是指含有不飽和雙鍵的脂肪族聚酯，能與含不飽和雙鍵的單體或者預(yù)聚物進(jìn)行固化。目前，不飽和脂肪族聚酯的制備方法主要采用縮聚法?？s聚法就是由不飽和的二元脂肪族酸或二元脂肪族酸酐與不飽和的二元醇縮聚得到。該方法制備的不飽和脂肪族聚酯主鏈含有不飽和雙鍵，可以和含不飽和雙鍵的單體或者預(yù)聚物進(jìn)行交聯(lián)固化。楊群等以反丁烯二酸、一縮二乙二醇和1,4-丁二醇為原料，采用熔融縮聚法合成了不飽和脂肪族聚酯和共聚酯，發(fā)現(xiàn)該不飽和脂肪族聚酯具有良好的生物降解性能(應(yīng)用化工，2013年，第42卷第3期，490)。但是上述不飽和脂肪族聚酯的親水性差，抗菌性能低，不能滿足制備組織工程支架的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種水溶性不飽和脂肪族聚酯，該不飽和脂肪族聚酯主鏈上含有不飽和雙鍵，側(cè)鏈上含有季銨鹽，具有良好的親水性和抗菌效果。
本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是：
一種水溶性不飽和脂肪族聚酯，該聚酯是化學(xué)式(i)所示的結(jié)構(gòu)單元線性排列的聚酯，其數(shù)均分子量(簡稱mn)為2000～5000，分散性指數(shù)(簡稱pdi)為1.54～1.89，
所述的水溶性不飽和脂肪族聚酯是將2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨和順丁烯二酸酐進(jìn)行開環(huán)共聚得到。
上述水溶性不飽和脂肪族聚酯的具體制備方法如下：
按等摩爾量取順丁烯二酸酐和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨，加入適量的混合溶液，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，80～110℃開環(huán)共聚反應(yīng)3～6h，除去溶劑得到所述的水溶性不飽和脂肪族聚酯；所述的混合溶液由乙酸乙酯和甲苯組成，其中乙酸乙酯︰甲苯的體積比為1︰4。
上述方法中，所述的反應(yīng)溫度較好是100℃；反應(yīng)時間較好是4h。
本發(fā)明所述的不飽和脂肪族聚酯，主鏈上含有不飽和雙鍵，可以和丙烯酸單體進(jìn)行固化，用于制備親水性好的抗菌水凝膠。
一種抗菌水凝膠，該水凝膠由不飽和脂肪族聚酯、親水性不飽和單體、軟性不飽和單體和過氧化甲乙酮組成，其中，
所述的親水性不飽和單體的含量為不飽和脂肪族聚酯重量的40～60％；
所述的軟性不飽和單體的含量為不飽和脂肪族聚酯重量的40～60％；
所述的過氧化甲乙酮的含量為不飽和脂肪族聚酯重量的0.5～1％；
所述的親水性不飽和單體為丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯，丙烯酸羥乙酯和丙烯酸-n,n-二甲胺基乙酯中的一種或者兩種以上；
所述的軟性不飽和單體為丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯和丙烯酸異辛酯中的一種或者兩種以上。
本發(fā)明所述的抗菌水凝膠中，親水性不飽和單體的含量較好是不飽和脂肪族聚酯重量的50％。
本發(fā)明所述的抗菌水凝膠中，軟性不飽和單體的含量較好是不飽和脂肪族聚酯重量的50％。
本發(fā)明所述的抗菌水凝膠在60～80℃下加熱5～10min即可固化成所需要的組織工程支架。
本發(fā)明所述的不飽和脂肪族聚酯和親水性不飽和單體，在過氧化甲乙酮作用下，不飽和脂肪族聚酯主鏈上的不飽和雙鍵與親水性不飽和單體上是雙鍵發(fā)生反應(yīng)即可形成水凝膠。該水凝膠具有較好的彈性模量和溶脹性能的優(yōu)點(diǎn)。同時，本發(fā)明所述不飽和脂肪族聚酯側(cè)鏈含有季銨鹽，因此用其制得的水凝膠具有良好的親水性和抗菌性能，可用于制備抗菌的組織工程支架。
具體實(shí)施方式
下面用具體實(shí)施例來進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的制備方法及其效果。
實(shí)施例1
(1)不飽和脂肪族聚酯的制備
取順丁烯二酸酐(9.8g，100mmol)和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(100mmol，15.1g)，加入到100ml乙酸乙酯：甲苯＝1:1體積比的混合溶液中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，110℃開環(huán)共聚反應(yīng)6h，除去溶劑得到不飽和脂肪族聚酯。
不飽和脂肪族聚酯的重均分子量和數(shù)均分子量使用jascogulliversystem(pu-980,co-965,ri-930,anduv-1570)凝膠滲透色譜儀進(jìn)行測定。配備聚苯乙烯凝膠柱(shodexcolumnsk804,k805,andj806)，用thf作為洗脫劑，聚苯乙烯作為標(biāo)準(zhǔn)校正，30℃下測定。檢測結(jié)果為：mw＝9467,mn＝5009,pdi＝1.89。
(2)抗菌水凝膠的制備及其性能
(a)抗菌水凝膠的配方
步驟1制備的不飽和脂肪族聚酯5g，丙烯酸羥丙酯1g，甲基丙烯酸羥乙酯1g，丙烯酸丁酯1g，丙烯酸異辛酯1g,過氧化甲乙酮0.025g。
(b)親水性抗菌水凝膠的制備
將上述步驟(a)所述原料混合均勻，即得所述的親水性抗菌水凝膠。
(c)親水性抗菌水凝膠性能
為驗(yàn)證本發(fā)明所述親水性抗菌水凝膠的性能，首先將上述親水性抗菌水凝膠灌注到組織工程支架的模具中，然后將該模具在80℃下加熱5min，脫模后即得到抗菌的組織工程支架。
1.溶脹性能
將制備的抗菌支架樣品置于60℃的烘箱中干燥24h，使其充分脫水干燥，測定其干抗菌支架的重量，然后室溫下將其浸泡于去離子水中，待其達(dá)到溶脹平衡，用濾紙擦去抗菌支架表面多余的水分，再次測定抗菌支架的質(zhì)量，最后計算溶脹率。
按上述方法進(jìn)行檢測，所制備的抗菌支架的溶脹率為287％。
2.彈性模量
將制備的抗菌支架樣品上由zwick/roell2202萬能材料試驗(yàn)機(jī)(德國zwick公司)檢測其彈性模量。
按上述方法進(jìn)行檢測，所制備的抗菌支架的彈性模量為1586pa。
3.抗菌實(shí)驗(yàn)
按照qb/t2591-2003標(biāo)準(zhǔn)，對抗菌支架進(jìn)行革蘭氏陽性菌-金黃色葡萄球菌和革蘭氏陰性菌-大腸桿菌的抑菌性能測試。抑菌結(jié)果顯示大腸桿菌的抑菌直徑為8.22mm，金黃色葡萄球菌的抑菌直徑為13.45mm。
上述結(jié)果顯示抗菌支架具有良好的抗菌效果。
實(shí)施例2
(1)不飽和脂肪族聚酯的制備
取順丁烯二酸酐(9.8g，100mmol)和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(100mmol，15.1g)加入到100ml乙酸乙酯：甲苯＝1:4體積比的混合溶液中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，80℃開環(huán)共聚反應(yīng)3h，除去溶劑得到不飽和脂肪族聚酯。
按實(shí)施例1所述方法對所得不飽和脂肪族聚酯進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果為：mw＝3077,mn＝1998,pdi＝1.54。
(2)抗菌水凝膠的制備及其性能
(a)抗菌水凝膠的配方
步驟1制備的不飽和脂肪族聚酯5g，甲基丙烯酸羥丙酯0.5g，甲基丙烯酸羥乙酯0.5g，丙烯酸羥乙酯0.8g，丙烯酸-n,n-二甲胺基乙酯1.2g，丙烯酸丁酯1g，丙烯酸-2-乙基己酯2g,過氧化甲乙酮0.025g。
(b)抗菌水凝膠的制備
將上述步驟(a)所述原料混合均勻，即得所述的親水性抗菌水凝膠。
(c)抗菌水凝膠性能
為驗(yàn)證本發(fā)明所述抗菌水凝膠的性能，首先將上述抗菌水凝膠灌注到透明的組織工程支架的模具中，然后將該模具在75℃下加熱8min，脫模后即得到抗菌組織工程支架。
1.溶脹性能
按實(shí)施例1所述方法進(jìn)行檢測，所制備的抗菌支架的溶脹率為326％。
2.彈性模量
按實(shí)施例1所述方法進(jìn)行檢測，所制備的抗菌支架的彈性模量為1688pa。
3.抗菌實(shí)驗(yàn)
按照qb/t2591-2003標(biāo)準(zhǔn)，對抗菌支架進(jìn)行革蘭氏陽性菌-金黃色葡萄球菌和革蘭氏陰性菌-大腸桿菌的抑菌性能測試。抑菌結(jié)果顯示大腸桿菌的抑菌直徑為8.34mm，金黃色葡萄球菌的抑菌直徑為13.86mm。
上述結(jié)果顯示抗菌支架具有良好的抗菌效果。
實(shí)施例3
(1)不飽和脂肪族聚酯的制備
取順丁烯二酸酐(9.8g，100mmol)和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(100mmol，15.1g)加入到100ml乙酸乙酯：甲苯＝1:1體積比的混合溶液中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，90℃開環(huán)共聚反應(yīng)5h，除去溶劑得到不飽和脂肪族聚酯。
按實(shí)施例1所述方法對所得到的不飽和脂肪族聚酯進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果為：mw＝3579,mn＝2156,pdi＝1.66。
(2)抗菌水凝膠的制備及其性能
(a)抗菌水凝膠的配方
步驟1制備的不飽和脂肪族聚酯5g，甲基丙烯酸羥乙酯2g,丙烯酸丁酯1g丙烯酸異辛酯1g,過氧化甲乙酮0.04g。
(b)抗菌水凝膠的制備
將上述步驟(a)所述原料混合均勻，即得所述的親水性抗菌水凝膠。
(c)抗菌水凝膠性能
為驗(yàn)證本發(fā)明所述抗菌水凝膠的性能，首先將上述抗菌水凝膠灌注到組織工程支架的模具中，然后將該模具在60℃下加熱10min，脫模后即得到抗菌的組織工程支架。
1.溶脹性能
按實(shí)施例1所述方法進(jìn)行檢測，所制備的抗菌支架的溶脹率為382％。
2.彈性模量
按實(shí)施例1所述方法進(jìn)行檢測，所制備的抗菌支架的彈性模量為2057pa。
3.抗菌實(shí)驗(yàn)
按照qb/t2591-2003標(biāo)準(zhǔn)，對抗菌支架進(jìn)行革蘭氏陽性菌-金黃色葡萄球菌和革蘭氏陰性菌-大腸桿菌的抑菌性能測試。抑菌結(jié)果顯示大腸桿菌的抑菌直徑為8.64mm，金黃色葡萄球菌的抑菌直徑為12.96mm。
上述結(jié)果顯示抗菌支架具有良好的抗菌效果。
實(shí)施例4
(1)不飽和脂肪族聚酯的制備
取順丁烯二酸酐(9.8g，100mmol)和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(100mmol，15.1g)加入到100ml乙酸乙酯：甲苯＝1:4體積比的混合溶液中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，100℃開環(huán)共聚反應(yīng)4h，除去溶劑得到不飽和脂肪族聚酯。
按實(shí)施例1所述方法對所得到的不飽和脂肪族聚酯進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果為：mw＝5738,mn＝3336,pdi＝1.723。
(2)抗菌水凝膠的制備及其性能
(a)抗菌水凝膠的配方
步驟1制備的不飽和脂肪族聚酯5g，丙烯酸-n,n-二甲胺基乙酯1.5g，五聚乙二醇甲醚丙烯酸酯1.0g,丙烯酸-2-乙基己酯2.4g,過氧化甲乙酮0.03g。
(b)抗菌水凝膠的制備
將上述步驟(a)所述原料混合均勻，即得所述的親水性抗菌水凝膠。
(c)抗菌水凝膠性能
為驗(yàn)證本發(fā)明所述抗菌水凝膠的性能，首先將上述抗菌水凝膠灌注到組織工程支架的模具中，然后將該模具在75℃下加熱6min，脫模后即得到抗菌的組織工程支架。
1.溶脹性能
按實(shí)施例1所述方法進(jìn)行檢測，所制備的抗菌支架的溶脹率為305％。
2.彈性模量
按實(shí)施例1所述方法進(jìn)行檢測，所制備的抗菌支架的彈性模量為3150pa。
3.抗菌實(shí)驗(yàn)
按照qb/t2591-2003標(biāo)準(zhǔn)，對抗菌支架進(jìn)行革蘭氏陽性菌-金黃色葡萄球菌和革蘭氏陰性菌-大腸桿菌的抑菌性能測試。抑菌結(jié)果顯示大腸桿菌的抑菌直徑為7.96mm，金黃色葡萄球菌的抑菌直徑為12.87mm。
上述結(jié)果顯示抗菌支架具有良好的抗菌效果。
實(shí)施例5
(1)不飽和脂肪族聚酯的制備
取順丁烯二酸酐(9.8g，100mmol)和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(100mmol，15.1g)加入到100ml乙酸乙酯：甲苯＝1:4體積比的混合溶液中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，100℃開環(huán)共聚反應(yīng)6h，除去溶劑得到不飽和脂肪族聚酯。
按實(shí)施例1所述方法對所得到的不飽和脂肪族聚酯進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果為：mw＝7555,mn＝4367,pdi＝1.73。
(2)抗菌水凝膠的制備及其性能
(a)抗菌水凝膠的配方
步驟1制備的不飽和脂肪族聚酯5g，甲基丙烯酸羥丙酯2.2g,丙烯酸-2-乙基己酯2.8g，過氧化甲乙酮0.05g。
(b)抗菌水凝膠的制備
將上述步驟(a)所述原料混合均勻，即得所述的親水性抗菌水凝膠。
(c)抗菌水凝膠性能
為驗(yàn)證本發(fā)明所述抗菌水凝膠的性能，首先將上述抗菌水凝膠灌注到組織工程支架的模具中，然后將該模具在65℃下加熱9min，脫模后即得到抗菌的組織工程支架。
1.溶脹性能
按實(shí)施例1所述方法進(jìn)行檢測，所制備的抗菌支架的溶脹率為291％。
2.彈性模量
按實(shí)施例1所述方法進(jìn)行檢測，所制備的抗菌支架的彈性模量為2888pa。
3.抗菌實(shí)驗(yàn)
按照qb/t2591-2003標(biāo)準(zhǔn)，對抗菌支架進(jìn)行革蘭氏陽性菌-金黃色葡萄球菌和革蘭氏陰性菌-大腸桿菌的抑菌性能測試。抑菌結(jié)果顯示大腸桿菌的抑菌直徑為8.61mm，金黃色葡萄球菌的抑菌直徑為14.47mm。
上述結(jié)果顯示抗菌支架具有良好的抗菌效果。
實(shí)施例6
(1)不飽和脂肪族聚酯的制備
取順丁烯二酸酐(9.8g，100mmol)和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(100mmol，15.1g)加入到100ml乙酸乙酯：甲苯＝1:4體積比的混合溶液中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，80℃開環(huán)共聚反應(yīng)4h，除去溶劑得到不飽和脂肪族聚酯。
按實(shí)施例1所述方法對所得到的不飽和脂肪族聚酯進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果為：mw＝3552,mn＝2234,pdi＝1.59。
(2)抗菌水凝膠的制備及其性能
(a)抗菌水凝膠的配方
步驟1制備的不飽和脂肪族聚酯5g，甲基丙烯酸羥乙酯0.2g，甲基丙烯酸羥丙酯0.8g，丙烯酸羥乙酯1g，丙烯酸-n,n-二甲胺基乙酯0.6g，丙烯酸-2-乙基己酯2.3g，過氧化甲乙酮0.035g。
(b)抗菌水凝膠的制備
將上述步驟(a)所述原料混合均勻，即得所述的親水性抗菌水凝膠。
(c)抗菌水凝膠性能
為驗(yàn)證本發(fā)明所述抗菌水凝膠的性能，首先將上述抗菌水凝膠灌注到組織工程支架的模具中，然后將該模具在75℃下加熱6.5min，脫模后即得到抗菌的組織工程支架。
1.溶脹性能
按實(shí)施例1所述方法進(jìn)行檢測，所制備的抗菌支架的溶脹率為116％。
2.彈性模量
按實(shí)施例1所述方法進(jìn)行檢測，所制備的抗菌支架的彈性模量為986pa。
3.抗菌實(shí)驗(yàn)
按照qb/t2591-2003標(biāo)準(zhǔn)，對抗菌支架進(jìn)行革蘭氏陽性菌-金黃色葡萄球菌和革蘭氏陰性菌-大腸桿菌的抑菌性能測試。抑菌結(jié)果顯示大腸桿菌的抑菌直徑為8.36mm，金黃色葡萄球菌的抑菌直徑為13.55mm。
上述結(jié)果顯示抗菌支架具有良好的抗菌效果。
實(shí)施例7
(1)不飽和脂肪族聚酯的制備
取順丁烯二酸酐(9.8g，100mmol)和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(100mmol，15.1g)加入到100ml乙酸乙酯：甲苯＝1:4體積比的混合溶液中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，100℃開環(huán)共聚反應(yīng)5h，除去溶劑得到不飽和脂肪族聚酯。
按實(shí)施例1所述方法對所得到的不飽和脂肪族聚酯進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果為：mw＝7031,mn＝4064,pdi＝1.73。
(2)抗菌水凝膠的制備及其性能
(a)抗菌水凝膠的配方
步驟1制備的不飽和脂肪族聚酯5g，甲基丙烯酸羥丙酯2.5g，丙烯酸丁酯1.2g，丙烯酸-2-乙基己酯0.6g，丙烯酸異辛酯1.0g，過氧化甲乙酮0.044g。
(b)抗菌水凝膠的制備
將上述步驟(a)所述原料混合均勻，即得所述的親水性抗菌水凝膠。
(c)抗菌水凝膠性能
為驗(yàn)證本發(fā)明所述抗菌水凝膠的性能，首先將上述抗菌水凝膠灌注到組織工程支架的模具中，然后將該模具在76℃下加熱6.2min，脫模后即得到抗菌的組織工程支架。
1.溶脹性能
按實(shí)施例1所述方法進(jìn)行檢測，所制備的抗菌支架的溶脹率為257％。
2.彈性模量
按實(shí)施例1所述方法進(jìn)行檢測，所制備的抗菌支架的彈性模量為1998pa。
3.抗菌實(shí)驗(yàn)
按照qb/t2591-2003標(biāo)準(zhǔn)，對抗菌支架進(jìn)行革蘭氏陽性菌-金黃色葡萄球菌和革蘭氏陰性菌-大腸桿菌的抑菌性能測試。抑菌結(jié)果顯示大腸桿菌的抑菌直徑為8.62mm，金黃色葡萄球菌的抑菌直徑為13.13mm。
上述結(jié)果顯示抗菌支架具有良好的抗菌效果。
實(shí)施例8
(1)不飽和脂肪族聚酯的制備
取順丁烯二酸酐(9.8g，100mmol)和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(100mmol，15.1g)加入到100ml乙酸乙酯：甲苯＝1:1體積比的混合溶液中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，100℃開環(huán)共聚反應(yīng)3h，除去溶劑得到不飽和脂肪族聚酯。
按實(shí)施例1所述方法對所得到的不飽和脂肪族聚酯進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果為：mw＝6418,mn＝3962,pdi＝1.62。
(2)抗菌水凝膠的制備及其性能
(a)抗菌水凝膠的配方
步驟1制備的不飽和脂肪族聚酯5g，甲基丙烯酸羥丙酯2.5g，丙烯酸異辛酯2.5g，過氧化甲乙酮0.032g。
(b)抗菌水凝膠的制備
將上述步驟(a)所述原料混合均勻，即得所述的親水性抗菌水凝膠。
(c)抗菌水凝膠性能
為驗(yàn)證本發(fā)明所述抗菌水凝膠的性能，首先將上述抗菌水凝膠灌注到組織工程支架的模具中，然后將該模具在70℃下加熱7min，脫模后即得到抗菌的組織工程支架。
1.溶脹性能
按實(shí)施例1所述方法進(jìn)行檢測，所制備的抗菌支架的溶脹率為232％。
2.彈性模量
按實(shí)施例1所述方法進(jìn)行檢測，所制備的抗菌支架的彈性模量為2063pa。
3.抗菌實(shí)驗(yàn)
按照qb/t2591-2003標(biāo)準(zhǔn)，對抗菌支架進(jìn)行革蘭氏陽性菌-金黃色葡萄球菌和革蘭氏陰性菌-大腸桿菌的抑菌性能測試。抑菌結(jié)果顯示大腸桿菌的抑菌直徑為8.76mm，金黃色葡萄球菌的抑菌直徑為13.55mm。
上述結(jié)果顯示抗菌支架具有良好的抗菌效果。