[发明专利]一种pH值敏感性可生物降解聚氨酯脲材料及其制备方法

说明书

本发明公开了pH值敏感性可生物降解聚氨酯脲及其制备方法，聚氨酯脲由一种双端羟基聚醚酯与N,N‑二(2‑羟乙基)异烟酰胺混合后，再用含脲基的二异氰酸酯进行扩链，经纯化得到一种pH值敏感性可生物降解聚氨酯脲；聚醚酯为主要软段，含脲基和氨基甲酸酯基的链段为硬段，吡啶环位于侧链上。该聚氨酯脲具有可生物降解、降解产物可吸收性、pH敏感性，在酸性介质中膨胀，降解速率快，在中性及碱性介质中基本不膨胀，降解速度慢，并且这种pH敏感性基本不受温度影响，可用作药物载体应用于缓控释领域，通过生物体不同部位的pH值控制药物的释放速率。含脲基结构的二异氰酸酯形成的硬段含有致密的氢键，从而提高材料的机械性能。

技术领域

本发明属于高分子化学领域，尤其涉及一种pH值敏感性可生物降解聚氨酯脲材料及其制备方法。

背景技术

高分子材料是一种能对周围环境的刺激作出相应的响应，同时又伴随着自身某些性质变化的材料。在21世纪，智能聚氨酯的应用受到人们广泛的关注，这种智能聚氨酯材料在生物分离、致动器、药物控制释放和再生医学领域得到了广泛的应用。智能聚氨酯的独特性不单是细微的刺激能使自身结构发生变化，而且这些变化是可逆的，例如聚合物的形状、表面特性、反应速度和识别性能等。外界环境的刺激都能引起这些变化如：温度、pH值、离子强度、电场、磁场、光照、辐射力等。

近年来，具有pH响应特性的高分子膜在膜分离、药物缓释和化学/生物传感器等领域都显示了广阔的应用前景，所以这类对外界环境条件变化具有感应及响应功能的智能膜的研究日益受到重视。pH敏感性聚氨酯是体积能随环境pH、离子强度变化的聚氨酯材料。这类聚氨酯大分子网络中具有离子解离基团，网络结构和电荷密度随介质pH而变化，并对聚氨酯的渗透压产生影响，同时因为网络中有离子基团，离子强度的变化也引起体积变化。聚氨酯中有弱酸或(和)弱碱基团(如羧基或氨基)。这些基团在不同pH值及不同离子强度的溶液中离子化，于是聚氨酯带有电荷，使网络中氢键解体，导致聚氨酯发生不连续的体积变化。

专利CN201310485548.5采用水洗、酸洗凹凸棒土，进而利用单宁酸改性凹凸棒土，最后再与丙烯酸水凝胶进行复合制备得到pH敏感水凝胶，其pH敏感性能体现为pH值影响水凝胶对重金属离子的吸附，可用于含重金属污水的处理。

专利CN102604032A公开了“一种温敏扩链剂及温度、pH双敏感的聚氨酯水凝胶”，该制备方法是利用聚乙二醇、多羟基羧酸、多元异氰酸酯和催化剂二月桂酸二丁基锡先进行预缩聚反应，通过有机溶剂终止得到预聚体，再依次加入温敏扩链剂、多元醇胺封端剂以及固化交联剂得到聚氨酯弹性体，溶胀1周后得聚氨酯水凝胶。该聚氨酯水凝胶在药物缓释载体中有良好的应用。但是制备过程较为繁琐，耗时较长。

专利CN101701051A制备了一种具有pH和温度敏感性的水凝胶，由羟丙基纤维素与丙烯酸或丙烯酰氯合成丙烯酸纤维素酯，丙烯酸纤维素酯与丙烯酸单体共聚合成，本发明的水凝胶体系以可降解的HPC为温敏性链段，以聚丙烯酸为pH敏感性链段，所以具有温度与pH双敏感性，并具有降解性与良好的生物相容性。其pH敏感性能体现为水凝胶在碱性介质中具有较大的膨胀率，在中性或酸性介质中基本不膨胀。

根据上述现有技术的不足，目前亟需一种具有缓控释效果的、可生物降解、机械性能好、制备过程简单的pH值敏感性聚氨酯脲材料。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的第一个目的是提供一种pH值敏感性可生物降解聚氨酯脲。聚醚酯为主要软段，含脲基和氨基甲酸酯基的链段为硬段，吡啶环位于侧链上。该聚氨酯脲不仅具有可生物降解、降解产物可吸收性，而且具有pH敏感性，在酸性介质中膨胀，降解速率快，在中性及碱性介质中基本不膨胀，降解速度慢，并且这种pH敏感性基本不受温度影响，可用作药物载体应用于缓控释领域，通过生物体不同部位的pH值控制药物的释放速率。