[发明专利]2,2-二羟甲基丙酸改性形状记忆聚氨酯脲材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉化学领域，特别涉及聚氨酯脲材料的改性工艺。 

背景技术

骨缺损是临床上的常见病，也是骨科治疗的难题之一。所谓骨缺损是指因创伤、感染、肿瘤切除或先天性疾病等造成的骨质局部缺失。骨移植是目前临床治疗骨缺损的主要办法。 

现有的骨修复材料可分为自体骨、同种异体骨、异体骨、人工骨。 

长期以来，自体骨因兼有骨传导作用和骨诱导活性，成骨效果好，故被奉为骨移植的金标准。但自体骨来源有限，且取骨不仅增加患者痛苦，还有感染的风险，尤不适用于儿童和老人。同种异体骨因其具有相同的天然结构、形状和强度、有一定的诱导活性，是以往替代自体骨的重要材料。但异体植骨有一定免疫原性和交叉感染的潜在危险。与自体骨和异体骨相比，动物骨来源广且具有与人骨相似的天然结构，但未经处理的异种骨移植后引起强烈的排斥反应，采用温和的方法如冷冻、冻干和脱钙法处理，消除抗原性效果不佳；而剧烈的方法如脱蛋白等虽可解决抗原性，但丧失了诱导成骨活性。 

不管是自体骨还是异体骨，其主要成分都是钙磷化合物。这种无机复合物其可塑性是比较差的，而且一旦加工成型便不可改变。这一缺点使得它们作为修复材料填充到骨缺损部位时不能与骨端完全吻合，否则讲给植入带来很大困难。如此一来材料与骨端的结合面就会形成高能垒，不利于细胞的爬入，延缓骨愈合的时间，甚至会导致治疗失败，更严重的后果则是引起骨不连的发生。综上所述，虽然生物骨依然是治疗骨缺损的主流材料，但其作用也是一把“双刃剑”。如何制备一种理想的骨修复材料，使其既保持生物骨的优点又避开其不 足，便成了科学家研究的热点。 

随着组织工程学和材料学的迅速发展，生物仿生人工骨的诞生为解决骨缺损问题带来了新希望。作为理想的骨修复材料，生物仿生人工骨应该具备以下特性：①良好的生物相容性；②良好的生物活性；③可控的生物降解性；④具有一定的机械强度和良好的可塑性；⑤具有一定的形变能力。 

为了满足上述要求，具有形状记忆功能的生物了材料引起了科学家的关注。而在众多的材料中，聚氨酯以其可控的机械强度和降解速率、良好的可塑性以及优异的形状记忆性能等优点在骨修复领域备受关注，成为了研究的热点。至1967年从聚氨酯被用作生物材料，其性能得到了很大的改善，但用作骨修复材料依然不够“理想”，纯在着诸如力学强度不足、降解速度过快、形变不稳定、骨诱导活性匮乏等缺点。 

要实现骨的愈合，植入材料必须能发挥以下三点作用：①骨传导作用；②骨诱导作用；③成骨作用。成骨则以骨传导和骨诱导为前提，然而聚氨酯材料本身并没有骨诱导能力，为实现骨诱导作用只能复合其他活性物质如BMP。现有的解决办法为共混和表面接枝改性：如果单纯的物理混合，由于二者互不相容，复合物容易脱落，同时也会影响材料的力学性能；表面接枝的话，活性物质只存在于材料的表面，随着材料的降解，其骨诱导作用逐渐消失。所以上述两种方法都不是根本的解决办法。 

发明内容

本发明的目的在于提供2，2-二羟甲基丙酸改性形状记忆聚氨酯脲材料的制备方法，该方法操作简单，工艺稳定性高；用本方法改性所得的材料，亲水性高，具备更优异的形状记忆性能。 

为实现上述目的，本发明的技术方案为： 

2，2-二羟甲基丙酸改性形状记忆聚氨酯脲材料的制备方法，具体包括以下步骤： 

A羟基封端大分子醇的制备 

先将丙交酯、辛酸亚锡和聚乙二醇于130-170℃真空熔融反应，生成分子量为2000-10000的羟基封端大分子醇，其分子式如I所示，所述丙交酯与聚乙二醇的摩尔比为15-50∶1，所述辛酸亚锡为催化剂，所述聚乙二醇的分子式为400-10000； 

B 2，2-二羟甲基丙酸改性的聚氨酯脲材料 

将羟基封端大分子醇溶于苯系溶剂中，加入六亚甲基二异氰酸酯和催化剂辛酸亚锡，在60-80℃反应生成分子式如II所示的预聚体，在预聚体中加入2，2-二羟甲基丙酸至充分反应，待冷却后，加入哌嗪并充分反应，得2，2-二羟甲基丙酸改性形状记忆聚氨酯脲材料；所述羟基封端大分子醇与六亚甲基二异氰酸酯的摩尔比为1∶1.4～2.0，所述哌嗪与六亚甲基二异氰酸酯的摩尔比为0.3∶1.4～2.0，所述羟基封端大分子醇、2，2-二羟甲基丙酸、哌嗪的摩尔量之和等于二异氰酸酯的摩尔量； 

作为优选的，步骤A中，所述丙交酯为D，L-丙交酯。 

作为优选的，步骤A中，真空熔融反应的时间为24小时。