[发明专利]用于生物医学用途的交联聚烯烃及其制造方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及聚合材料。该聚合材料特别适用于生物医学用途，如人工晶状体(intraocular lens)的组分。

现有技术状况

聚合物已长期用于生物医学用途。对聚合植入物的早期体内研究表明，聚合物在生理学环境中容易降解并随时间经过丧失完整性。结构和生物性质关系的密切研究导致Pinchuk发现聚异丁烯基材料的优异生物稳定性。在美国专利Nos.5,741,331；6,102,939；6,197,240；6,545,097；和6,855,770中公开了聚异丁烯基材料的生物医学用途，它们都全文经此引用并入本文。这类材料的最初商业应用是在BostonScientific Corporation的TAXUS支架中使用SIBS，这被认为是史上最成功的生物医学器材推广。

SIBS是由作为橡胶中心嵌段的聚异丁烯(PIB)和作为硬侧面嵌段的聚苯乙烯(PS)构成的热成形三嵌段共聚物。由于PIB和PS的不混溶性，该SIBS材料具有微相分离的形态，其中PS相在橡胶PIB相的基质中形成物理交联。由于该交联的热塑性质，SIBS材料蠕变并可丧失其尺寸。由于受到PS的玻璃化转变温度的限制，SIBS不承受高压釜灭菌的高温。因此，SIBS灭菌困难，因为γ-灭菌会分解SIBS，而环氧乙烷灭菌是麻烦的。

PIB常通过硫化交联。首先，异丁烯与小比例(1-5％)共轭二烯如丁二烯共聚，以致在骨架中存在提供硫化位点的碳-碳双键；其次，该异丁烯/丁二烯共聚物与硫一起加热并在硫作用下交联。为了加速硫化过程，如在卤代丁基橡胶的情况中那样活化该聚合物，或加入加速剂，如树脂、氧化锌、黄原酸盐(xanthates)和醌型(quinoid)体系。极快硫化过程包括在室温下将丁基橡胶溶液与一氯化硫混合(Erman等人，Macromolecules，第33卷，2000，4822-4827)。用于丁基橡胶硫化的化学品对人体有毒。溶剂萃取是除去有毒残留物所必须的，但完全萃取是困难和耗时的。

PIB可利用硅酮化学工艺交联。Kaneka开发出具有甲硅烷基或烯丙基端基的遥爪(telechelic)官能PIB(商品名：Epion)，其可通过水分或通过添加硅烷来交联。Faust等人公开了实质遥爪的甲硅烷基PIB，其如美国专利No.6268451中所述发生室温交联。

在全文经此引用并入本文的Fishback等人.，“A New Non-Toxic，Curing Agent for Synthetic Polyolefins，”Bio-Medical Materials andEngineering，第2卷，第83-87页(1992)中分析了苯并环丁烯衍生物和1-己烯。Fishback使用自由基聚合技术制备含有1-己烯、烯丙基-苯并环丁烯和二烯(7-甲基-1，6-辛二烯或5-甲基-1，4-己二烯)的聚合物。尽管该聚合物表现出改进的性质，但其需要炭黑作为填料并且只能通过必须使用自由基引发剂的自由基化学技术聚合。另外，需要萃取未交联的聚合物以从该系统中除去引发剂，因为引发剂如果未除去，会在该聚合物中留下不合意的紫色。

发明概述

本发明提供包括链烯(alkenes)和苯并环丁烯-官能烯烃的聚合组合物，其可使用活性碳阳离子化学(living carbocationic chemistry)聚合。

本发明提供生物稳定、表现出提高的拉伸强度并且不需要填料的这类聚合组合物。

本发明提供适用于许多用途的这类聚合组合物。

本发明提供以使其具有改进的抗蠕变性和/或尺寸稳定性(尤其是在受到应力时或在升高的温度)的方式交联的这类聚合组合物。

本发明提供不释放小分子到环境中的这类聚合组合物。

本发明提供可承受高温灭菌的这类聚合组合物。

本发明提供在不添加或释放小分子的情况下在升高的温度(例如高于180℃)下化学交联的这类聚合组合物。

本发明的共聚物组合物以聚合形式包括可阳离子聚合的支化链烯以及形成玻璃的共聚单体和/或含苯并环丁烯(本文称作“BCB”)作为侧基的乙烯基共聚单体。该共聚物组合物的结构可呈现各种形式：线型无规共聚物、线型嵌段共聚物、星形无规共聚物、星形嵌段共聚物和其它超支化聚合物和共聚物。该共聚物组合物优选在升高的温度(优选高于180℃)发生交联反应。