[发明专利]一种弹性聚氨酯抗菌材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种弹性聚氨酯抗菌材料及其制备方法，首先将酒石酸和聚多元醇催化反应得到改性聚多元醇，再向改性聚多元醇中加入抗菌药物和乳化剂，高温反应一段时间后通入氮气降温，向反应物中加入多元异氰酸酯和扩链剂，并用天麻素封端，得到弹性聚氨酯抗菌材料。本发明的抗菌材料在细菌存在时能产生ROS刺激响应，有效地提高药物利用率；本发明提供酒石酸自身带有大量活性官能团，可以形成交联的网络结构，且可以通过合成原料比例的调整改变网络结构的交联密度，对抗菌材料响应时药物释放速率进行调控。加入的天麻素能够提高聚氨酯抗菌材料的机械性和抗变形性，使聚氨酯抗菌材料在ROS响应释药过程中产生化学键断裂后仍具有良好的物理机械性能。

技术领域

本发明属高分子材料领域，涉及一种弹性聚氨酯抗菌材料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯是一种具有优异耐磨性、耐化学腐蚀性以及易加工等特点的材料，它可以应用于工业制品涂装、食品包装、医用辅助材料等领域。此外，聚氨酯还可通过化学修饰或者改变原料组成来获得各种功能。

传统的聚氨酯材料在日常使用中容易受到周围环境的细菌污染，研究工作者通过在材料内包载抗菌剂来避免这个问题。但是这种传统的材料会将抗菌剂持续释放到环境中，这样带来的问题是，当环境中细菌不多的时候，过量持续释放的抗菌剂不仅存在着浪费情况，且未被利用的抗菌剂会随着循环系统进入周边环境中引起环境污染；而当环境存在较多细菌的时候则可能存在抗菌剂剂量不够，无法实现理想的杀菌效果。响应型药物释放体系作为一种能够根据外界环境中的物理或化学因素(如温度、pH、物质种类、磁场、电场和光等)的变化来改变聚合物功能的载体材料，可以实现药物的定位、定量释放，既可以实现高效杀菌，又能减少抗菌剂不必要的浪费。有研究表明，活性氧(ROS)作为有氧呼吸的代谢副产物，可以在细菌生长和增殖的过程中表达，由于活性氧具有较高的反应活性，它们可以与许多不同的化合物发生化学反应，由此可以通过环境中的细菌生长增殖产生ROS时，刺激材料产生反应变化来响应释放抗菌剂。

此外，有研究表明以石油基为原料的聚氨酯材料在性能方面还存在有着较大欠缺，而且原料选择上全部为石油基类的聚氨酯还不利于环境保护及可持续发展。我们在开发聚氨酯应用过程中发现，通过在聚氨酯合成原料中加入天然化合物，既可以提高聚氨酯材料的可降解性和生物相容性，又能根据加入的天然化合物提高相应的性能。由于天然化合物酒石酸自身带有大量活性官能团，以其为原料制备得到的聚合物具有交联的网络结构，且通过合成原料比例的调整，可以改变网络结构的交联密度，但目前用其合成抗菌材料的研究报道很少。因此，我们可以能将其应用于制备聚氨酯抗菌材料，并通过改变网络结构的交联密度对载体响应时的释药速率进行调控。除此之外，传统的聚合物在发生ROS响应释药时一般通过聚合物链段的断裂实现，这严重影响聚合物材料的物理机械性能，如果聚合物原来的物理机械性能较为普通，那么响应后的材料会失去使用价值。因此，具有这种响应型的材料需要具有较为优异的物理机械性能，特别是抗变形性能。

发明内容

本发明的目的是针对传统抗菌材料所存在的系列问题，开发了一种全新的响应型抗菌的聚氨酯材料。本发明提供的聚氨酯抗菌材料是由天然化合物改性的聚多元醇、多异氰酸酯和扩链剂反应后，用天麻素封端制得的。具有良好的可降解性和生物相容性。本发明提供的抗菌材料在细菌存在时能刺激ROS产生响应，有效地提高药物利用率。本发明提供的酒石酸带有大量活性官能团，可以形成交联的网络结构，且可以通过合成原料比例的调整改变网络结构的交联密度，对载体材料响应时药物释放速率进行调控；本发明提供的天麻素能够提高聚氨酯抗菌材料的机械性和抗变形性，使聚氨酯抗菌材料在ROS响应释药过程中产生化学键断裂后仍具有满足使用的物理机械性能。

以为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:

本发明开发了一种弹性聚氨酯抗菌材料的制备方法，包括如下步骤：

1)改性聚多元醇的制备：