[发明专利]一种高生物相容性可生物降解骨填充材料的制备及应用

说明书

本发明属于生物材料技术领域，具体涉及到一种高生物相容性可生物降解骨填充材料的制备及应用，由磷酰胆碱位于柔性侧链末端的聚氨酯脲组成，聚氨酯脲的制备原料为单端二羟基聚乙二醇磷酰胆碱化合物、双端羟基聚对二氧环己酮、L‑赖氨酸二异氰酸酯‑1,4‑丁二胺‑L‑赖氨酸二异氰酸酯，位于柔性聚乙二醇侧链末端的磷酰胆碱基团易于富集于材料的表面极大提高了材料的亲水性，阻碍了血小板和蛋白质的沉积，避免了血栓的生成，具有较高的生物相容性，解决了单独以聚乙二醇或磷酰胆碱为侧链的聚氨酯在生物医学领域特别是作为长期植入材料生物相容性不高及材料机械性能欠佳的问题，拓宽了在组织工程、药物控释、基因治疗和化妆品等领域的应用。

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，特别涉及生物医用高分子材料生物相容性改性领域，具体涉及到一种高生物相容性可生物降解骨填充材料的制备及应用。

背景技术

随着生物技术的飞速发展，生物医用材料已经成为当前科研领域的一大热点。然而，现有的生物医用材料及装置在临床应用中，不同程度的存在感染、凝血和术后组织增生等问题，这些生物相容性问题已经成为制约生物医用材料在临床应用的关键因素。

磷酰胆碱(PC)是生物细胞外层膜的主要成分,是具有-PO₄^-(CH₂)₂N⁺(CH₃)₃基团的化合物。磷酰胆碱是一种两性分子，由亲水性的头部和疏水性的尾部组成。磷酰胆碱在生物的代谢过程中起着非常重要的作用。一定条件下，含磷酰胆碱基团的聚合物，如2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)聚合膜、4-羟基-2-丁基磷酰胆碱(HBPC)聚合膜等，可以形成类似于细胞膜的双分子层。提高了材料的生物相容性，使生物材料表面不易造成蛋白质的吸附，血小板的黏附等，从而显著地减少血栓、炎症、细胞中毒等反应。

聚乙二醇(PEG)是用于生物体内的高分子材料，有良好的水溶性和生物相容性，在制剂领域被广泛应用。聚乙二醇(PEG)具有很高的亲水性与柔韧性,，一方面可以与水形成水合PEG链，形成稳定的空间位阻，阻碍血小板等吸附在材料表面；另一方面，水合PEG链在水中具有较低的表面能，形成的水微流可以阻碍蛋白质的粘附及变形。因此利用PEG分子及其衍生物可以对材料表面改性，达到提高亲水性的效果。

聚对二氧环己酮(PPDO)是一种新型的生物可降解材料，是最具有发展前景的外科缝合线材料，同时还可以用于制造骨板、组织修复材料以及作为药物缓释体系的骨架材料。PPDO的综合性能相对较好，由于分子链上含有特有的醚键，使其分子链柔韧性好,且聚合物具有优异的柔韧性，抗张强度、打结强度，降解过程中强度保留率大。与硬脆性的聚乳酸(PLA)相比，高分子量的聚乳酸的拉伸强度达到60MPa以上，而断裂伸长率却低于10％；但是高分子量的聚对二氧环己酮的拉伸强度也可达到30MPa以上,而断裂伸长率则可达到300％以上，远比聚乳酸的高。与半结晶性的聚己内酯(PCL)相比，PPDO中的醚键使其亲水性大大增强，材料完全降解吸收的周期为6个月左右，远远快于聚己内酯。

专利CN107216435A公开了一种新型的侧链为磷脂化聚乙二醇的聚氨酯脲及其制备方法。用端羟基聚酯先与一定量的赖氨酸二异氰酸酯(LDI)反应，再用扩链剂端双氨基磷脂化聚乙二醇进行扩链，得到一种新型的侧链为磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯-脲)。聚氨酯软段为聚酯，硬段含有氨基甲酸酯和脲基。虽然其生物相容性较高，但是作为体内植入材料，特别是作为骨填充材料，因其机械性能不高，所以在体内无法很好的应用。

专利CN106674484A和CN106674486A分别公开了一种侧链含磷酰胆碱聚醚和聚酯类聚氨酯材料及制备方法。该发明先用聚醚或聚酯二醇与过量二异氰酸酯反应，再以双氨基的磷酰胆碱化合物对其进行扩链，得到磷酰胆碱改性聚氨酯。该工艺简单易行，改性后材料的生物相容性得到了提高，但侧链相对短小没有柔性，磷酰胆碱基团在水环境中自组装相对困难，导致磷酰胆碱基团利用率较低，且侧链只含有磷酰胆碱，使其在作为生物材料尤其是作为长期植入性材料应用于生物体时仍然存在生物相容性不高的问题。