[发明专利]聚乙烯醇交联聚合物的制备方法和用途

说明书

技术领域：

本发明涉及聚乙烯醇交联聚合物的制备方法和该聚乙烯醇交联聚合物的用途。更详细地讲，本发明涉及对于聚乙烯醇在特定的条件下与聚丙烯酸或者二异氰酸酯进行交联，形成生物相容性的交联聚合物的制备方法。属于高分子材料领域，特别适合用作植入式电极和生物传感器的生物相容性涂层。

背景技术：

植入式电极和生物传感器在近几十年来取得了飞速的发展，正在被广泛地使用。其中，植入式电极的工作原理是通过电极给出的电信号来刺激周围的组织或者是记录周围组织的信号，常见的植入式电极有心脏起搏器、深脑起搏器和人工耳蜗等等。生物传感器是对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器，常见的有血糖传感器、葡萄糖传感器等。

目前，植入式电极和生物传感器的材料通常为硅胶、二氧化硅和一些金属材料(如铂、氧化铱、不锈钢等)，由于这些材料疏水性强，生物相容性不佳，因此在长期植入后就会引起组织的炎性反应，形成包囊，使得电极/组织界面的阻塞，阻碍离子的移动，导致神经电刺激的阈值增高，植入器件的能耗增加，严重影响电极的工作效率。因此，人们开始研究采用生物相容性好的材料来包裹在植入式电极的外层，减小组织的炎性反应。现在比较广泛采用的材料为聚氨酯、聚氧化乙烯、聚丙烯酸类聚合物、聚乙烯醇等。但是在使用的过程中，仍有许多问题，包括机械性能不稳定，容易降解，成膜性能不好等。

例如，在全球专利WO 98/17995的说明书中，公开了一系列聚氨酯类生物相容性聚合物的制备方法：采用一步法直接将原材料本体聚合或者在溶液中采用两步法先合成预聚体，再进行增链聚合，从而得到生物相容性聚氨酯材料。然后将含有聚合物的溶液涂覆在生物传感器上来增强其生物相容性。通过这种方法制备的聚合物，在软段(即吸水基团)含量较高的情况下，其吸水性较强，但是机械性很差；在软段含量较低的情况下，机械性较好，但是吸水性不佳。

在中国专利CN1236844C的说明书中，公开了聚乙烯醇微孔膜的制备方法。但是由于只是采用聚乙烯醇材料，因此在体液环境内容易逐步被溶解，影响植入式电极和生物传感器的稳定性。在中国专利CN1626557A的公开说明书中，公开了聚乙烯醇类聚合物的制备方法：在含有聚乙烯酯类聚合物、醇以及碱性化合物的混合溶液中，使聚乙烯酯类聚合物和醇进行酯交换反应，使发生酯交换的聚合物从反应溶液中析出。由于反应产物很难在基体材料上成膜，因此这种方法制备的聚合物材料不适用于植入式电极和生物传感器的涂层。

发明内容

本发明的目在于，克服现有技术所存在的缺点，提供一种能够简单、有效地制备生物相容性好、高保水性的聚合物及其方法，并且用作植入式电极和生物传感器的涂层。

本发明的技术实施方案是：聚乙烯醇交联聚合物及其制备方法，其特征是，在聚乙烯醇和聚丙烯酸或者二异氰酸酯的溶液中，使聚乙烯醇中至少一部分的羟基与聚丙烯酸的羧基或者是二异氰酸酯的氰酸酯基反应，形成聚乙烯醇交联聚合物。

所说的反应温度为60℃～90℃。所说溶液的溶剂，对于聚丙烯酸来说为水；对于二异氰酸酯来说为N，N’-二甲基甲酰胺和二甲亚砜混合溶液。所采用的聚乙烯醇分子量范围为500～50000。所采用的聚丙烯酸可以是聚丙烯酸水溶液，也可以是由丙烯酸单体在水溶液中现场引发聚合的；所采用的引发剂为过硫酸胺。丙烯酸单体和聚乙烯醇单体的摩尔比为1％～100％，更优选的为10％～30％。所采用的二异氰酸酯可以为甲基二异氰酸酯、六甲撑二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯等二异氰酸酯单体，也可以是二异氰酸酯单体与二醇(如乙二醇、己二醇、聚乙二醇等)或者二胺(如己二胺、等)在N，N’-二甲基甲酰胺或者N，N’-二甲基甲酰胺和二甲亚砜混合溶液中聚合后的产物。

采用聚乙烯醇和聚丙烯酸制备的聚乙烯醇交联聚合物在涂膜后在真空中进行进一步酯化交联处理，其处理温度为80℃～150℃，更优选的为80℃～120℃。

本发明的特点在于聚乙烯醇和聚丙烯酸或者二异氰酸酯形成交联聚合物，不仅具有良好成膜性，而且保持了优异的保水和生物兼容性，能够有效地抑制组织胞囊的形成，同时保障离子的自由导通，减少神经记录电极的噪音，提高神经电刺激电极的性能和效率。

具体实施方式