[发明专利]聚焦超声同步控制形状记忆载药聚合物的形状记忆及药物释放的方法

说明书

技术领域

本发明属于形状记忆及药物释放领域，涉及一种新型的利用超声刺激实现可控的形状记忆载药聚合物材料形状记忆及药物释放的方法。 

背景技术

形状记忆材料是指能够感知环境变化，并响应这种变化，恢复到预先设定形状的材料。形状记忆材料包括形状记忆合金、形状记忆陶瓷和形状记忆聚合物。其中，形状记忆聚合物(Shape Memory Polymer，简称SMP)具有可恢复形变量大、记忆效应显著，加工成型容易、使用面广、价格便宜等优点，被广泛用于智能纤维、热缩管以及人体内置材料领域。目前研究的最多的形状记忆聚合物是热致型形状记忆聚合物，将温度升高到材料的玻璃化转变温度或熔融温度以上对其进行形状设计，温度降低后固定材料的临时形状，应用时，升高材料温度使其形状回复。形状记忆材料可以通过热液体流、热气流、辐照、电场或交变磁场等外界刺激手段来实现，这些刺激手段拓宽了形状记忆材料的应用领域，但在更多的实际情况下，如微创介入医疗器件等，需要寻找新的刺激手段控制形状记忆过程。 

超声波是一种机械振动波，频率为2×10⁴-10⁷Hz。超声波分为低频超声和高频超声，低频超声空化阀值低，波长较长，难以聚焦，可以用于清洗、焊接、细胞瓦解、体外碎石、声化学反应。高频超声空化阀值高，波长较短，聚焦容易，可以用于媒介探测(工业超声检测、医学B超等)、按摩治疗、肿瘤治疗等。高频超声容易聚焦，可过特殊聚焦换能器将超声波声能聚焦于特定位置，形成高能量超声焦域，在焦域内瞬间可达到高温，并产生空化、机械剪切作用等，导致一系列物理、化学和生物学效应，而对焦域外的地方无显著影响。高强度聚焦超声具有良好的穿透性、定位性和能量沉积性。在医学上，聚焦超声治疗是一种非侵入治疗的新技术，即无需手术切开情况下，将体外发射的超声波透过表面组织，在体内组织内聚焦产生效应。聚焦超声已经在临床上用于肿瘤消融、杀死癌细胞等。 

本发明将聚焦超声波作为同时触发形状记忆和药物释放聚合物材料的刺激方式，将聚焦超声作用于聚合物材料时对聚合物有显著的选择性热效应，即当聚合物材料置于水、生物组织、血液介质时，处于聚焦超声波焦域的聚合物会瞬间被超声波加热至一定温度，而周围的水、生物组织、血液介质环境的温度却无显著变化。这一效应被我们应用于间接加 热形状记忆聚合物，使其形变回复。同时超声还可通过机械振动、空化、加热等共同作用于聚合物，提高聚合物链的运动能力、提高药物的扩散速率，对载药的形状记忆聚合物产生控释作用。本发明利用以上原理，通过调节聚焦超声系统时间、功率、频率、介质种类等参数控制载药形状记忆高分子材料的形状回复，同时控制所载药物的定时、定量、定位释放。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种聚焦超声同步控制形状记忆载药聚合物的形状记忆及药物释放的方法，其特点是设计并制备具有形状记忆性能的载药聚合物，通过超声辐照同时实现聚焦超声的定位形状回复及药物释放功能。 

本发明是通过以下技术措施实现，其中所述原料分数除特定说明外，均为重量份数： 

聚焦超声同步控制形状记忆载药聚合物的形状记忆及药物释放的方法，其特征在于：该方法制备形状记忆载药聚合物，在其形状记忆转变温度以上通过拉伸、压缩和弯曲方式根据实际需要设计并产生各种形变，然后降温至其形状记忆转变温度以下使临时形状固定；信号发生器发出一个电子信号，由功率放大器转变为超声波信号，通过聚焦超声换能器产生一定频率和强度的超声波，通过介质传导聚焦于形状记忆载药聚合物的形变部位，在聚焦超声波的刺激下，形状记忆载药聚合物回复其永久形状，同时释放包埋药物；通过聚焦超声时间、功率、频率、焦距、焦域、声强和传播介质来控制形状记忆载药聚合物形变回复速度和包埋药物的定时、定量、定位释放。 

该形状记忆载药聚合物由以下组分组成： 

(A)形状记忆聚合物100份； 

其形状记忆转变温度为Tz，35℃≤Tz≤85℃。 

(B)药物0.1～80份。 

形状记忆载药聚合物的聚合物基体为聚降冰片烯、聚氧化乙烯、聚苯乙烯-丁二烯共聚物、反式聚异戊二烯、聚乙烯-乙酸乙烯共聚物、聚乙二酸乙二醇酯、交联聚乙烯、聚甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯类共聚物、聚氨酯、聚乳酸、聚己内酯、尼龙、聚乳酸-己内酯共聚物或聚乙烯醇中的任一种。 

形状记忆载药聚合物的药物为商品化药物或钙、镁、钾、铜金属盐类药物中的任一种；药物通过加工、溶液浸泡或原位聚合的方法溶解或分散在聚合物基体中。 

形状记忆载药聚合物的制备方法为：