[发明专利]一种可降解硅基杂化高分子生物医用弹性体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于可降解生物医用材料技术领域，具体涉及一种可降解硅基杂化高分子生物医用弹性体及其制备方法。

背景技术

人体组织如骨组织、肌肉、皮肤以及心脏等，不仅具有一定的机械强度和自我修复功能，而且具有弹性行为，弹性行为是发挥其生理功能的重要保障(Fong E.L,Watson B.M,Kasper F.K,Mikos A.G.Adv Mater.2012；24:4995-5013；Puppi D,Chiellini F,Piras A.Prog.Polym.Sci.2010；35:403-440.)，因而，生物医用材料要能够模拟组织的机械行为和生物活性，从而保证临床应用中的实际需要。

近些年，基于有机高分子，具有模拟组织弹性行为的弹性体，如聚1,3-三亚甲基碳酸酯(PTMC)、聚甘油-葵二酸(PGS)、聚柠檬酸-二醇(PCD)，在软组织工程和药物转运应用中得到了广泛的关注和深度的研究。其中聚柠檬酸-二醇(PCD)，由于其易降解、易制备、单体生物相容性好、可控的弹性行为、以及原料廉价在组织工程中展现出极大的应用潜能(Bat E,Kothman B.H,Higuera G.A,van Blitterswijk C.A,Feijen J,Grijpma D.W.Biomaterials.2010；31:8696-705；Allen R.A,Wu W,Yao M,Dutta D,Duan X,Bachman T.N.Biomaterials.2014；35:165-73)。因此，很多基于PCD，且具有可控的机械强度和降解速率的弹性体被应用于心血管组织、血管支架、塑性、药物运输等领域。然而，近些年基于PCD的弹性体存在着以下不足：第一，机械强度低，尤其是与骨组织相比；第二，PCD是一种脂肪族聚酯弹性体，其过快的降解速率尤其在体内环境，阻碍了实际应用；第三，单纯的有机物弹性体由于缺乏生物活性，不利于组织的修复。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可降解硅基杂化高分子生物医用弹性体及其制备方法，该方法工艺简单，制得的弹性体具有典型的仿生弹性行为、可控的机械强度和可调的降解能力。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种可降解硅基杂化高分子生物医用弹性体的制备方法，包括以下步骤：

1)PCD预聚物的制备：按摩尔比为1:(0.8～1.2)将柠檬酸和二醇或多元醇在140～160℃下热聚合，得到PCD预聚物；

2)PCD-g-POSS预聚物的制备：按摩尔比为1:(0.8～1.2):(0.4～0.8)将柠檬酸、二醇或多元醇和POSS在140～160℃下热聚合，得到PCD-g-POSS预聚物；

3)PCD-POSS杂化预聚物溶液的制备：将PCD-g-POSS预聚物和PCD预聚物溶解在有机溶剂中，得到PCD-POSS杂化预聚物溶液；其中加入的PCD-g-POSS预聚物为PCD预聚物和PCD-g-POSS预聚物总质量的5～50％；

4)可降解硅基杂化高分子生物医用弹性体的制备：将交联剂HDI加入到PCD-POSS杂化预聚物溶液中，并加入催化剂锌酸亚锡进行交联反应，即得到可降解硅基杂化高分子生物医用弹性体。

所述步骤1)和步骤2)中的热聚合在氮气气氛、惰性气体或真空环境下进行。

所述步骤1)和步骤2)中的二醇或多元醇为1,8-辛二醇、甘油、木糖醇、山梨糖醇或聚乙二醇(M_w:200-2000)。

所述步骤2)中的POSS为氨丙基异丁基POSS、氨乙基氨丙基异丁基POSS或环氧乙基异丁基POSS。

所述步骤3)中的有机溶剂为四氢呋喃(THF)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基亚砜(DMSO)。

所述步骤3)中PCD-POSS杂化预聚物溶液中PCD-g-POSS预聚物和PCD预聚物的总质量浓度为5～15％。

所述步骤3)中PCD-g-POSS预聚物和PCD预聚物在有机溶剂中的溶解温度为40～50℃。

所述步骤4)中加入的交联剂HDI与PCD-POSS杂化预聚物溶液中PCD-g-POSS预聚物和PCD预聚物的总摩尔比为(0.2～0.6):1，加入的催化剂锌酸亚锡为交联剂HDI质量的0.08～0.12％。

所述步骤4)中的交联温度为50～100℃，交联时间为2～5天。

制得的可降解硅基杂化高分子生物医用弹性体，该弹性体的结构式为：