[发明专利]一种聚氨酯/液晶复合生物材料及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种聚氨酯/液晶复合材料及其制备方法、应用。这种聚氨酯/液晶复合生物材料的制备方法，包括以下步骤：(1)侧链高分子液晶的制备；(2)用溶剂挥发法或3D打印法或静电纺丝法制备聚氨酯/液晶复合材料。这种聚氨酯/液晶复合材料拉伸压缩模量达拉伸弹性模量0.025～0.53MPa，压缩弹性模量1.67～4.10MPa，膜材料的最大伸长率高达700％～900％。本发明复合材料具有较好的弹性性能、较好的液晶性、较好的生物学性能、降解速率可调，能够很好的进行力学传导和用于力学微环境的研究。

技术领域

本发明属于组织工程领域，具体涉及一种新型聚氨酯/液晶复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

自20世纪中期聚氨酯首次应用于生物医学工程领域以来，到现在已经有了50多年的历史。医用聚氨酯作为一种生物相容性和力学性能良好的高分子材料，当前在组织工程领域中的应用也是非常广泛的。大量的动物实验和急慢性毒性实验证实，医用聚氨酯无毒、无致畸变作用，对局部无刺激性反应和过敏反应，特别是，近年来随着社会科学技术的进步和发展，聚氨酯的性能得到了不断地完善，其应用也逐渐拓展到，人工心脏、人造血管、矫形绷带、粘合剂、人工皮肤、药物载体等各个领域。此外，聚氨酯是有软链段和硬链段交替镶嵌组成的，所以具有良好的物理机械性能，因此作为一种生物学性能良好的弹性体材料，聚氨酯在组织工程的力学传导和微环境力学刺激领域具有极高的研究价值。

液晶态是物质介于固态与液态之间的一种状态，它既有晶体结构的规则性，又有液体的流动性。从分子序来看，液晶分子往往具有一维或二维远程有序，即介于理想的液体和晶体之间。液晶是自然界两大基本法则流动性和有序性的有机结合，可以通过自组装形成，而生命正是自组织过程的最高体现。生物体中极为重要的物质生物膜所特有的功能与液晶特性和行为就有着密切的关。因此，从仿生角度构建液晶态生物材料，研究液晶态生物材料与细胞相互作用以及材料液晶特性与生物体生命活动的相互影响的机理探讨，可为人们开发新型仿生生物材料，更好地模拟体内组织培养的微环境提供新的思路。

在生物医学领域中，组织工程支架材料除了具备良好的生物相容性外，还必须具有与细胞、组织生长速率相适应的可生物降解和吸收性，利于大量细胞种植、细胞和组织生长、细胞外基质形成、氧气和营养传输、代谢物排泄以及血管、神经内生长的孔洞结构。更重要的是，组织工程支架材料应具有控制细胞粘附和诱导细胞向一定方向分化增殖的功能，尤其是在组织形成过程中生长环境的影响因素对细胞功能的影响。支架材料还必须与植入部位组织的力学性能相匹配，以便在体内生物力学微环境中保持结构稳定性和完整性，为植入支架内部的细胞提供合适的微应力环境。因此，系统研究组织工程支架材料的力学传导性能和支架材料内部细胞与体内生物力学微环境之间的关系就显得愈来愈重要，也是组织工程领域必须尽快解决的关键问题。

能量守恒、动量定律、质量守恒三定律是生物力学的基础，人体系统的所有器官和组织都是生物力学的研究范畴。人体组织的再生与修复与生物力学的微环境息息相关，组织工程支架材料的力学稳定性与力学传导性是必不可少的关键因素，尤其是骨组织、软骨组织、皮肤组织、神经组织，肌腱组织等的修复与再生过程与人体内生物力学微环境的关系非常密切。