[发明专利]结构规整的多嵌段可生物降解形状记忆聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及可生物降解高分子材料及其制备方法，尤其涉及一种结构规整的多嵌段可生物降解形状记忆聚合物及其制备方法。

背景技术

形状记忆材料是一类典型的智能材料，包括形状记忆合金(SMA)、形状记忆陶瓷(SMC)和形状记忆聚合物(SMP)。当其由一次成型获得的原始形状被二次加工成临时形状后，它能“记忆”原始形状，并在外界刺激作用下恢复原始形状。其形状恢复功能可由外加的热、光、电、磁等刺激来触发。从材料应用的角度来说，热触发是最直接、最有效的方式，因而热致形状记忆聚合物最具实用价值，也是目前研究开发的重点。2002年，美国麻省理工学院(MIT)的Lendlein和Langer教授在Science杂志上发表关于可生物降解热致形状记忆聚合物(热致BSMP)的报道(Science 296：1673-6，2002)，从此热致BSMP作为生物材料受到广泛的关注。

热致BSMP集生物相容性、生物降解吸收性和形状记忆功能于一身，是理想的医用植入材料。由于可以制成小尺寸的临时形状，特别适合微创手术，植入后再变形恢复到原有的形状和尺寸，可广泛用于医用缝合线、防止管道再狭窄植入支架、血管接合/绑扎、肌腱固定、骨固定等场合，并可同时作为药物控制释放的载体，这对某些应用如治疗管道再狭窄尤为有用。

作为生物材料，热致BSMP与SMA相比具有以下优越性：(1)应变量大，可达100-400％，甚至更高，而SMA仅8％；(2)可生物降解，术后不用取出，患者可免除二次手术的痛苦；(3)可接受核磁共振检查，而SMA不行；(4)对毗邻组织的压迫损伤较轻；(5)加工方便，成本低，价格相对便宜。

对于具有实用价值的热致BSMP材料和器件而言，除了生物相容性和可降解吸收性外，还必须满足以下条件：

(1)在体温下不发生或不显著发生形状记忆效应，而是在稍高于体温的温度下发生形状记忆效应，且形变恢复速率可控，这样有利于植入手术的进行；

(2)高的形变固定率和恢复率；

(3)降解速率可控；

(4)在体内环境中具有与植入组织相匹配的力学性能。

(5)力学性能与降解速率可独立地调控，即降解速率的改变不影响或不显著影响力学性能。

(6)具有良好的成型加工性。

在材料结构上，热致BSMP主要包括物理交联的多嵌段共聚物和化学交联的聚合物网络两大类(Angew.Chem.Int.Ed.，41：2034-57，2002)，也有简单的均聚物、共聚物、共混物具有形状记忆功能的报道(US6281262)。

在专利US6160084、WO9942147中，Lendlein等公开了两种结构的热致BSMP，即物理交联/热塑性的多嵌段共聚物和化学交联/热固性的聚合物网络。在多嵌段共聚物中，硬段采用聚二氧环己酮，软段为聚己内酯，硬段和软段由氨酯键无规地连接起来，即硬段和软段均为无规排列；而且硬段和软段的转变温度均偏低，硬段仅77-85℃，软段仅33.5-37℃，在体内应用时由于水的增塑作用还会进一步降低，因此在体内应用时力学性能不高，且在低于体温(37℃)的温度下即发生形状恢复作用，实际上不适合在体内使用。在化学交联网络中，软段为低分子量聚己内酯链段，其转变温度在体温以下，实际上也难以在体内应用；而且，这些材料的制备时间特别长，在10天以上，不利于商品化；采用化学交联网络也不便于材料的加工，并存在较多的不可降解链段。此外，Lendlein等还申请了星形交联热致BSMP(CN200480025126.9)、热致BSMP缝合线(US20040015187)、具有药物释放功能的热致BSMP(US20060140999)等专利。

2001年，日本Takiron公司申请了以聚乳酸及其共聚物、共混物和填充物为热致BSMP的专利(US6281262)9，但存在形变恢复温度过高(65-85℃)且不易调控的不足，不方便应用。

在国内，西北工大、中科院北化所、长春应化所、哈工大等单位也进行了可生物降解形状记忆聚合物的研究，分别申请了辐射交联聚己内酯(CN03114594.9)、多嵌段共聚物(CN200410043386.0)、聚氨酯(200410010734.4)、纯聚乳酸(ZL200410013749.6)等热致BSMP材料的专利，并将其用于体外固定材料(CN200310115834.925，CN200610017025.826)、锁扣(CN200610023175.x27)、管腔内支架(200610030159.328)等。