稳定、可控一氧化氮释放的含硒聚氨酯及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种稳定、可控一氧化氮释放的含硒聚氨酯及其制备方法与应用，属于生物医用材料技术领域。解决了现有NO生成材料催化位点不稳定、长期催化稳定性差的技术问题。本发明专利技术的含硒聚氨酯为分子链中含有O‑CH2‑CH2‑Se‑Se‑CH2‑CH2‑O基团的聚氨酯。该含硒聚氨酯将有机硒催化位点引入聚合物主链中，既大大提高了催化位点的稳定性，实现了持续稳定、可控的NO释放；还具备聚氨酯优异的力学性能，结构可设计性、可加工性和生物相容性，使用其制备的共混薄膜能够高效的催化NO供体分解释放NO，且释放持续稳定、可控，能够有效减少血小板的激活和粘附，适用于作为长期血液接触类材料。

Selenium-containing polyurethane with stable and controllable release of nitric oxide and its preparation method and Application

The invention relates to a selenium-containing polyurethane with stable and controllable release of nitric oxide, a preparation method and application thereof, and belongs to the technical field of biomedical materials. The technical problems of unstable catalytic sites and poor long-term catalytic stability of existing NO-producing materials were solved. The selenium-containing polyurethane of the present invention is a polyurethane containing O CH2 CH2 Se Se CH2 O group in the molecular chain. The selenium-containing polyurethane introduced organic selenium catalytic sites into the main chain of polymer, which not only greatly improved the stability of catalytic sites and achieved sustained and controllable NO release, but also possessed excellent mechanical properties, structural designability, processability and biocompatibility of polyurethane. The blend films prepared by the selenium-containing polyurethane could efficiently catalyze the decomposition of NO donor and release NO continuously and stably. It can effectively reduce platelet activation and adhesion. It is suitable for long-term blood contact materials.

【技术实现步骤摘要】
稳定、可控一氧化氮释放的含硒聚氨酯及其制备方法与应用
本专利技术属于生物医用材料
，具体涉及一种稳定、可控一氧化氮(NO)释放的含硒聚氨酯及其制备方法与应用。技术背景作为一种生物信号分子，NO不仅具有舒张血管的作用，还能够有效抑制血小板的激活，促进血管内皮化，抑制平滑肌细胞的增殖，抑制血栓形成，减少炎症反应的发生。因此，近年来NO疗法作为一种新兴的治疗方法被广泛应用于心血管相关疾病的治疗中。作为最理想的抗凝血表面，血管内皮能够以0.5-4.0×10-10molcm-2min-1的速率分泌释放NO，因此，为了仿生血管内皮，很多研究致力于开发能够稳定释放NO的聚合物材料用于心血管疾病的治疗。现有技术中，赋予材料NO释放功能的方法通常有两种：方法一，将含有-SNO官能团的NO供体通过物理掺杂或者共价键合的方式引入聚合物基体中，制备NO释放材料(NO-releasingmaterials)。目前常用的NO供体主要是亲核试剂氮烯醇(diazeniumdiolate)和S-亚硝基硫醇(S-nitrosothiol,RSNO)。然而该类型NO释放材料存在NO突释现象，同时NO供体稳定性差，材料负载NO供体的有限性使得该材料无法实现长期稳定可控的NO释放。方法二，将催化剂引入到聚合物基体中或基质表面，制备NO生成材料(NO-generatingmaterials)，该类材料能够催化RSNOs分解产生NO。由于血液中天然存在一定浓度的内源性RSNOs，包括亚硝基谷胱甘肽(S-nitrosoglutathione,GSNO)、亚硝基半胱氨酸(S-nitrosocycsteine,CysNO)、亚硝基白蛋白(S-nitrosoalbumin,Alb-SNO)，因此，NO生成材料最有可能实现NO的稳定持续释放。目前NO生成材料常用的催化剂主要有两类：过渡金属离子(Cu2+、Fe2+等)和有机硒。过渡金属类催化剂与聚合物基体的相容性较差，通常采用有机配体络合物的形式引入到聚合物基体中。由于配体的稳定性差，会导致过渡金属离子的泄露，从而影响材料的催化稳定性和生物相容性，无法实现NO的持续释放。有机硒类(联硒化合物)催化剂仿生谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)，具有较好的生物相容性。但是，目前研究多将联硒类化合物以涂层形式涂覆或接枝到材料表面，由于涂层稳定性较差，这类催化表面也面临着催化位点的脱落，进而会影响到材料长期的催化稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有NO生成材料催化位点不稳定、长期催化稳定性差的技术问题，提供一种稳定、可控NO释放的含硒聚氨酯及其制备方法与应用。本专利技术解决上述技术问题采取的技术方案如下。本专利技术提供一种稳定、可控一氧化氮释放的含硒聚氨酯，该含硒聚氨酯为分子链中含有O-CH2-CH2-Se-Se-CH2-CH2-O基团的聚氨酯。优选的，所述含硒聚氨酯的结构式如式Ⅱ或式Ⅲ所示：式Ⅱ和式Ⅲ中，n为10-40的整数。本专利技术还提供上述稳定、可控一氧化氮释放的含硒聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：步骤一、向反应器中加入多元醇和干燥的溶剂，脱水，在惰性气氛保护下，加入异氰酸酯，反应，得到聚氨酯预聚体；步骤二、向聚氨酯预聚体中加入联硒二醇，反应，得到含硒聚氨酯(PU-Se)；所述多元醇与异氰酸酯添加量，满足多元醇的羟基与异氰酸酯的异氰酸酯基团的摩尔比为1:(:2-3)，联硒二醇的加入量保证反应体系中NCO反应完全。优选的，所述多元醇为聚己内酯多元醇或聚碳酸酯多元醇。优选的，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。优选的，所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯(HDI)。优选的，所述步骤一中，反应温度为60-80℃，反应时间为2-3h。优选的，所述步骤二中，反应温度为40-80℃，反应时间为6-12h。优选的是，所述步骤一中，加入异氰酸酯的同时加入催化剂。优选的，所述联硒二醇的制备方法，包括以下步骤：步骤一、向反应器中加入硒单质和去离子水，惰性气体保护下，加入硼氢化钠水溶液，硒单质与硼氢化钠的摩尔比小于1:2，-10℃-10℃下反应1.5-3h，得到第一中间体；步骤二、向第一中间体中加入与步骤一中的硒单质等量的硒单质，80℃-100℃下反应0.5-1h，得到第二中间体；步骤三、向第二中间体中加入2-溴乙醇，2-溴乙醇与加入的全部硒单质的摩尔比大于1:1，20℃-50℃下反应8-12h，得到联硒二醇。本专利技术还提供含有上述含硒聚氨酯的共混薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将聚氨酯(PU)和含硒聚氨酯(PU-Se)混合，得到的混合物中，含硒聚氨酯占10wt％-100wt％，将混合物溶解于溶剂中，配成混合物占5-20wt％的共混溶液；步骤二、将共混溶液滴涂至干净的玻璃片上，室温挥发溶剂，高温退火，得到含硒聚氨酯共混薄膜。优选的，所述溶剂为六氟异丙醇或N,N-二甲基甲酰胺。优选的，所述混合物中，含硒聚氨酯占10wt％-20wt％；所述共混溶液中混合物占10-20wt％。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术的稳定、可控一氧化氮释放的含硒聚氨酯将有机硒催化位点引入聚合物主链中，既大大提高了催化位点的稳定性，实现了持续稳定、可控的NO释放；还具备聚氨酯优异的力学性能，结构可设计性、可加工性和生物相容性，尤其采用聚己内酯多元醇作为聚氨酯的软段时，还能赋予材料一定的生物可降解性。本专利技术的共混薄膜能够高效的催化NO供体分解释放NO，且释放持续稳定、可控，细胞毒性低，能够有效减少血小板的激活和粘附，适用于作为长期血液接触类材料。附图说明图1中，(a)为本专利技术实施例1的联硒二醇的化学结构式，(b)为本专利技术实施例1的联硒二醇的核磁氢谱的表征结果，(c)为本专利技术实施例1的联硒二醇的核磁碳谱的表征结果，(d)为本专利技术实施例1的联硒二醇的核磁硒谱的表征结果。图2为实施例1中，联硒二醇小分子对GSNO的催化活性表征。图3为本专利技术实施例2的聚酯型聚氨酯和实施例3的含硒聚氨酯的核磁氢谱表征结果。图4中，(a)和(b)分别为本专利技术实施例4的共混薄膜表面硒含量的XPS和EDS表征结果。图5为本专利技术实施例4的聚酯型聚氨酯含硒共混薄膜的催化活性实验结果。图6为本专利技术实施例4的聚酯型聚氨酯含硒共混薄膜NO平均释放速率实验结果。图7为本专利技术实施例4的聚酯型聚氨酯含硒共混薄膜催化稳定性实验结果。图8为本专利技术实施例4的聚酯型聚氨酯含硒共混薄膜血小板粘附实验结果。图9为本专利技术实施例5的聚碳酸酯型聚氨酯和实施例6的含硒聚氨酯的核磁氢谱表征结果。图10为本专利技术实施例7的聚碳酸酯型聚氨酯含硒共混薄膜的催化活性及NO平均释放速率实验结果。图11为本专利技术实施例7的聚碳酸酯型聚氨酯含硒共混薄膜血小板粘附实验结果。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术的稳定、可控一氧化氮释放的含硒聚氨酯，该含硒聚氨酯为分子链中含有O-CH2-CH2-Se-Se-CH2-CH2-O基团的聚氨酯。上述技术方案中，优选含硒聚氨酯的结构式如式Ⅱ或式Ⅲ所示：式Ⅱ和式Ⅲ中，n为10-40的整数。本专利技术的稳定、可控一氧化氮释放的含硒聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：步骤一、向反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.稳定、可控一氧化氮释放的含硒聚氨酯，其特征在于，该含硒聚氨酯为分子链中含有O‑CH2‑CH2‑Se‑Se‑CH2‑CH2‑O基团的聚氨酯。

【技术特征摘要】
1.稳定、可控一氧化氮释放的含硒聚氨酯，其特征在于，该含硒聚氨酯为分子链中含有O-CH2-CH2-Se-Se-CH2-CH2-O基团的聚氨酯。2.根据权利要求1所述的稳定、可控一氧化氮释放的含硒聚氨酯，其特征在于，含硒聚氨酯的结构式如式Ⅱ或式Ⅲ所示：式Ⅱ和式Ⅲ中，n为10-40的整数。3.权利要求1或2所述的稳定、可控一氧化氮释放的含硒聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、向反应器中加入多元醇和干燥的溶剂，脱水，在惰性气氛保护下，加入异氰酸酯，反应，得到聚氨酯预聚体；步骤二、向聚氨酯预聚体中加入联硒二醇，反应，得到含硒聚氨酯；所述多元醇与异氰酸酯添加量，满足多元醇的羟基与异氰酸酯的异氰酸酯基团的摩尔比为1:(:2-3)，联硒二醇的加入量保证反应体系中NCO反应完全。4.根据权利要求3所述的稳定、可控一氧化氮释放的含硒聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述多元醇为聚己内酯多元醇或聚碳酸酯多元醇；所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯；所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。5.根据权利要求3所述的稳定、可控一氧化氮释放的含硒聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，反应温度为60-80℃，反应时间为2-3h；所述步骤二中，反应温度为40-80℃，反应时间为6-12h。6.根据权利要求3所述的稳定、可控一氧化氮释放的含硒聚氨酯的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小牛，屈宝留，秦泽昭，郇彦，王杰，袁黎光，吴海洋，俞晓峰，吕红英，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22