[发明专利]一种生物降解高分子及其制法

说明书

本发明涉及具有生物降解性的聚己内酯-聚丙交酯-聚醚三元共聚物及其制备方法。

生物降解高分子是可以被酶或微生物促进降解，从而分子量下降、失去强度，以至最终降解或为小分子、单体，或成为二氧化碳和水的高分子。由于利用生物降解高分子作为医用缝合线、骨钉或其他医用修复材料后，可以利用材料会自行在体内降解和代谢，最终或被排出体外，或被机体所吸收，从而可以免除在器官修复后再需将它们取出的麻烦；用这样的材料作为药物载体后可以实现药物的长期控制释放或恒速释放等等，因此生物降解高分子在医学领域具有十分重要和不可替代的作用。生物降解高分子对于防止环境污染同样具有十分重要的意义，一旦它们的价格能够得到下降，将会在农业、环保等事业上具有不可估量的应用前景。

作为生物降解高分子最重要的应用性能是具有合宜的生物降解速度。脂肪族聚酯由于其中的酯键可以水解从而引起主链断裂，因此是一类良好的生物降解高分子。聚己内酯作为一种脂肪族聚酯，既具有生物降解性，又具有优良的药物通透性，因而是一类较好的生物医用材料。然而由于聚己内酯的结晶性极强，结晶度很高，使结构较紧密，因此亲水性较差、生物降解速度十分缓慢。(中国发明专利ZL92113100.3)上公开通过将聚己内酯同具有优良亲水性和生物相容性的聚醚共聚的方法可降低聚己内酯的结晶性和提高共聚物的亲水性，达到了改进聚己内酯共聚物生物降解性的目的。鉴于聚丙交酯也是一类脂肪族聚酯，且具有优于聚己内酯的生物降解性能，Teyssie等(Macromolecules.1986.19，1828[美])曾报道通过己内酯同丙交酯的共聚，可以制得既具有优良的药物通透性，又具有可控生物降解速度的聚己内酯-聚丙交酯共聚物。但是此法需使用特殊的催化剂，制备条件苛刻，所以使整个共聚物的合成步骤较长，制备过程复杂：而且此共聚物的亲水性能仍然较差，降解速度不易控制。

本发明克服了已有技术中需采用特殊催化剂、且制备方法苛刻以及亲水性能差、降解速度不易控制的缺点，而提供了一种聚己内酯、聚醚同聚丙交酯三元共聚物及其制备方法。

本发明的生物降解性聚己内酯一聚丙交酯一聚醚三元共聚物的化学结构式如下：式中：      R＝C1～C4

        k＝2～10

        n＝4～440，n为聚酯部分聚合度

        m＝4～440，m为聚酯部分聚合度

        P＝1～500，p为聚醚部分聚合度此共聚物中脂肪族聚酯成分与聚醚成分的聚合单元比，即(m+n)∶p＝95∶5～45∶55(mol％)，二种脂肪族聚酯成份的比m∶n＝1∶99～99∶1(mol％)。

本发明的聚己内酯一聚丙交酯一聚醚三元共聚物的制备方法是采用一步直接共缩聚的方法，即将己内酯、丙交酯和聚醚混匀后，在催化剂存在下于真空条件直接共缩聚。聚合反应温度为110-170℃，反应时间为12-72小时。

本发明可直接使用无毒性的商品异辛酸亚锡为催化剂，催化剂用量为投料反应物料总重量的0.001～2％，最佳的催化剂用量为投料反应物料总重量的0.005～1.0％，也可使用钛酸丁酯为催化剂。本发明共聚物的生物降解速度可以通过调节聚己内酯、聚醚和聚丙交酯三个组分的配比、调节聚醚的种类和分子量，调节聚丙交酯的种类(聚-l-丙交酯，聚-d-丙交酯，聚-d，l-丙交酯及聚-l-丙交酯同聚-d，l-丙交酯的共聚物)等多种因素来调节。

本发明的第一个技术特征是采用聚醚和聚丙交酯作为聚己内酯的共聚成份，可采用不同的聚醚或聚醚分子量，采用不同的聚丙交酯及其比例，使共聚物具有不同的结晶性和亲水性，以达到改变共聚物生物降解速度的目的。

本发明的第二个技术特征是使用亲水性较强的聚醚与脂肪族聚酯共聚，以提高共聚物的亲水性，从而达到调节共聚物因酯键水解而引起生物降解的目的。

本发明的第三个技术特征是使用无毒性、已商品化、且已被批准可以用于医用材料的化学品异辛酸亚锡为催化剂，因此既利于进行大规模生产，也利于将由此方法合成的共聚物应用于制备医用制品。此外，此技术也可以使用钛酸丁酯等作为催化剂。

本发明的第四个技术特征是采用各种单体和原料一步直接合成三元共聚物，具有工艺简单、流程短、价廉、利于大规模生产的优点。