一種易功能化易加工的超分子生物彈性體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物彈性體領(lǐng)域，特別涉及一種易功能化易加工的超分子生物彈性體 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物可降解的生物相容的彈性體（生物彈性體）[Liu QY, Jiang L, Shi R, Zhang LQ. Prog Polym Sci 2012;37:715-65]由于其能夠模擬很多天然組織的力學性能，同時順 應(yīng)體內(nèi)動態(tài)的力學環(huán)境，從而在組織工程、藥物緩釋、生物傳感器等諸多領(lǐng)域體現(xiàn)了良好的 應(yīng)用前景。生物彈性體分為熱塑性和熱固性兩類。熱塑性的生物彈性體具有良好的可加工 性，但是通常缺乏自由的功能基團，難于功能化，表現(xiàn)出生物惰性。相反的，熱固性的生物彈 性體，容易被生物功能化，但是其加工相對困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種易功能化易加工的超分子生物彈性體及 其制備方法，該生物彈性體兼有熱固性和熱塑性彈性體的優(yōu)點，既具有良好的加工性，又容 易功能化。
[0004] 本發(fā)明的一種易功能化易加工的超分子生物彈性體，所述超分子生物彈性體為 PSeD-UPy，結(jié)構(gòu)式為
其中，R為CxH2x+1或 CxF2x+i? 10?n^3?m^ 1? n+m ^ 500 〇
[0005] 本發(fā)明的一種易功能化易加工的超分子生物彈性體的制備方法，包括：
[0006] 將易產(chǎn)生氫鍵的官能體系引入功能化化學交聯(lián)生物彈性體的預(yù)聚體中，得到易功 能化易加工的超分子生物彈性體。
[0007] 所述易產(chǎn)生氫鍵的官能體系為2-脲基六亞甲基異氰酸酯-4-羥基-6烷基嘧啶酮 UPy-HI〇
[0008] 所述功能化生物彈性體的預(yù)聚體為含有羥基、氨基、羧基或巰基的高分子。
[0009] 具體為：將酸誘導(dǎo)環(huán)氧開環(huán)反應(yīng)制備得到了類聚癸二酸甘油酯PGS彈性體預(yù)聚物 的功能化聚酯聚癸二酰基甘油二酯PSeD，隨后相對于PSeD上羥基的20mol %~90mol %加 入2-脲基六亞甲基異氰酸酯-4-羥基-6甲基嘧啶酮UPy-HI，100-120°C、48-72h反應(yīng)得到 超分子生物彈性體PSeD-UPy。
[0010] PSeD 的合成參考文獻[You Z，Cao H，Gao J，Shin PH，Day BW，Wang Y. Biomaterials 2010 ;31:3129-38]。將 PSeD 與按相對于 PSeD 上羥基的 20mol % ~ 90mol%加入 UPy-HI，反應(yīng) 100-120°C，48-72h)得到 PSeD-UPy〇
[0011] 本發(fā)明選取了被廣泛應(yīng)用的生物彈性體聚（癸二酸甘油酯）[Poly(glycerol sebacate)，PGS][Rai R, Tallawi M, Grigore A, Boccaccini AR. Prog Polym Sci 2012 ； 37:1051-78]作為母核來實踐設(shè)計。首先采用近年來自行發(fā)展的酸誘導(dǎo)環(huán)氧開環(huán)反應(yīng)制 備了相對高分子量，結(jié)構(gòu)規(guī)整的PGS精煉形式聚（癸二?；视投ィPoly(sebacoyl glyceride)，PSeD]。然后對其羥基進行改造，接上 UPy-HI [Folmer BJB, Si jbesma RP, Versteegen RM, van der Rijt JAJ,Meijer Eff. Adv Mater 2000 ； 12:874-8. ]n[Dankers PYW,HarmsenMC, Brouwer LA, Van Luyn MJA,Meijer EW. Nature Mater 2005 ;4:568-74]的 結(jié)構(gòu)，制備PSeD-UPy超分子彈性體。
[0012] 有益效果
[0013] 本發(fā)明的材料兼有熱固性和熱塑性彈性體的優(yōu)點，提供了將類似的熱固性生物彈 性體改造為熱塑性生物彈性體的通用的思路和方法，有望發(fā)展出一系列既具有良好的加工 性，又容易功能化的生物彈性體，為相關(guān)的生物醫(yī)學應(yīng)用提供更理想的新材料。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明超分子生物彈性體的設(shè)計原理圖；
[0015] 圖2為本發(fā)明超分子生物彈性體PSeD-UPy的合成路線；
[0016] 圖 3 為 PSeD_UPy60 and PSeD_UPy80 的拉伸測試圖（A)以及 PSeD_UPy80 的循環(huán) 拉伸測試圖（B);
[0017] 圖4為PSeD_UPy60, PSeD_UPy80和對照組PLGA and PSeD的3T3成纖維細胞培養(yǎng) 圖；
[0018] 圖5為PSeD_UPy80和PLGA的老鼠皮下種植實驗結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
[0020] 實施例1
[0021] PSeD由酸誘導(dǎo)環(huán)氧開環(huán)反應(yīng)來制備。其上羥基和UPy-HI (2-Ureid〇-4[lH]-pyrim idinones hexanemethylene isocynate)反應(yīng)得到目標產(chǎn)物，控制UPy-HI的投料比（相對 于PSeD上的羥基）分別為20 %、40 %、60 %、80 %獲得了 一系列材料，標記為PSeD-UPy20、 PSeD_UPy40、PSeD_UPy60和PSeD_UPy80。對這些材料的結(jié)構(gòu)、熱學性質(zhì)和體內(nèi)外相容性等 各種性質(zhì)分別進行了表征。
[0022] 數(shù)據(jù)結(jié)果：
[0023] 其結(jié)構(gòu)通過核磁譜圖進行了確認。DSC實驗顯示PSeD-UPy系列的玻璃轉(zhuǎn)化溫度 均低于室溫（Tg(PSeD UPy6。) = -5. 47°C，T g崎D UPyS。) = 1. 96°C )，在 _70°C到 150°C之間并未發(fā) 現(xiàn)明顯的熔融峰和結(jié)晶峰，所以表明其在室溫和人體體溫附近是無定形的。拉伸實驗證實 PSeD-UPy系列具有良好的彈性，其楊氏模量和最大拉伸強度都明顯優(yōu)于交聯(lián)的PSeD彈性 體，同時還又具有相當?shù)难由炻剩ū?，圖3)。并且其力學性能可以通過調(diào)節(jié)UPy單元的含 量有效地調(diào)控。
[0024] 表 1
[0025]
[0026] 接著用3T3成纖維細胞培養(yǎng)（圖4)和老鼠皮下種植實驗（圖5)分別考察了 PSeD-UPy材料的體內(nèi)外相容性。證實其具有和被廣泛應(yīng)用的生物材料聚乳酸-乙醇酸 (PLGA)相當?shù)牧己玫募毎徒M織相容性。
【主權(quán)項】
1. 一種易功能化易加工的超分子生物彈性體，其特征在于：所述超分子生物彈性體CxF2x+^ 10,11^3,111^I,n+m500 〇2. -種易功能化易加工的超分子生物彈性體的制備方法，包括： 將易產(chǎn)生氫鍵的官能體系引入功能化化學交聯(lián)生物彈性體的預(yù)聚體中，得到易功能化 易加工的超分子生物彈性體。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種易功能化易加工的超分子生物彈性體的制備方法，其特 征在于：所述易產(chǎn)生氫鍵的官能體系為2-脲基六亞甲基異氰酸酯-4-羥基-6烷基嘧啶酮 UPy-HI〇4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種易功能化易加工的超分子生物彈性體的制備方法，其 特征在于：所述功能化化學交聯(lián)生物彈性體的預(yù)聚體為含有羥基、氨基、羧基或巰基的高分 子。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種易功能化易加工的超分子生物彈性體的制備方法，其特 征在于： 將酸誘導(dǎo)環(huán)氧開環(huán)反應(yīng)制備得到了類聚癸二酸甘油酯PGS彈性體預(yù)聚物的功能化聚 酯聚癸二酰基甘油二酯PSeD，隨后相對于PSeD上羥基的20mol%~90mol%加入2-脲基六 亞甲基異氰酸酯-4-羥基-6甲基嘧啶酮UPy-HI，100-120°C、48-72h反應(yīng)得到超分子生物 彈性體PSeD-UPy。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種易功能化易加工的超分子生物彈性體及其制備方法，所述超分子生物彈性體為PSeD-UPy。制備方法包括：將易產(chǎn)生氫鍵的官能體系引入功能化生物彈性體中，得到易功能化易加工的超分子生物彈性體。本發(fā)明的材料兼有熱固性和熱塑性彈性體的優(yōu)點，提供了將類似的熱固性生物彈性體改造為熱塑性生物彈性體的通用的思路和方法，有望發(fā)展出一系列既具有良好的加工性，又容易功能化的生物彈性體，為相關(guān)的生物醫(yī)學應(yīng)用提供更理想的新材料。
【IPC分類】C08G63/91
【公開號】CN105037701
【申請?zhí)枴緾N201510362569
【發(fā)明人】游正偉, 黃鵬, 王少飛
【申請人】東華大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月25日