一种侧链含磷酰胆碱基团的聚酯型聚氨酯材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及了一种侧链含磷酰胆碱基团聚酯型聚氨酯材料及其制备方法，制备方法包括以下步骤：(1)聚酯二醇与过量二异氰酸酯反应，得到双端异氰酸基预聚物；(2)用双氨基的磷酰胆碱化合物对双端异氰酸基预聚物进行扩链，得到侧链含磷酰胆碱基团的可生物降解聚氨酯材料。该聚氨酯材料中的磷酰胆碱基团位于聚合物的侧链，因此少量的磷酸胆碱基团含量就能很好的提高材料的生物相容性。该材料的软段为均聚脂，具有较高的结晶度，保证了材料具有较高的机械强度，并且主链完全憎水，降解速度慢，可以作为组织工程修复支架材料等长期应用于生物体，在材料发挥作用后可逐渐降解为无毒产物被生物体吸收，避免了二次手术的伤害。

Side chain phosphorus containing choline group polyester type polyurethane material and preparation method thereof

The invention relates to a side chain containing phosphorylcholine group polyester polyurethane material and its preparation method, the preparation method comprises the following steps: (1) the reaction of polyester glycol and excessive diisocyanate, get the double end isocyanate prepolymer; (2) a compound of two terminal isocyanate prepolymer the chain extender with phosphorylcholine bisamino, got the side chain containing phosphorylcholine groups of biodegradable polyurethane materials. The phosphoryl group in the polyurethane material is located on the side chain of the polymer, so a small amount of the content of the choline phosphate group can greatly improve the biocompatibility of the material. The soft segment of the material is all polyester, with higher crystallinity, the mechanical strength of the material is high, and completely hydrophobic backbone, slow degradation, can be used as tissue engineering scaffold materials used in long-term repair materials play a role in organisms, gradual degradation products are non-toxic to organisms absorb, avoid two operation damage.

【技术实现步骤摘要】
一种侧链含磷酰胆碱基团聚酯型聚氨酯材料及其制备方法
本专利技术属于可医用高分子材料领域，具体涉及一种侧链含磷酰胆碱基团聚酯型聚氨酯材料及其制备方法。
技术介绍
自拜尔公司专利技术以来，从医用导管到人工心脏，聚氨酯(PU)在医疗器械领域中具有广泛的应用。聚氨酯具有独特的性能，例如相对优异的生物相容性、化学特性、卓越的力学性能以及加工特性等，成为众多医疗产品原料的理想选择，特别是当所选材料要同时解决复杂的力学性能和生物相容性问题时，例如制备介入导管、介入装置涂层、血液透析膜、人工心脏和心室辅助循环系统等血液接触装置，医用聚氨酯通常是原料的最佳选择。目前，血栓、钙化和细菌感染是包括医用聚氨酯在内用于血液接触材料所面临的主要并发症。当医用材料进入人体内，人体组织及血液主要和材料的表面接触，因此理解和控制材料的表面性质是消除并发症的关键。磷酰胆碱聚合物即具有-CH2NO5P+基团的化合物，包含多种类型，常见的有二月桂酰基卵磷脂(DLPC)(如式1所示)、二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱(DMPC)(如式2所示)、二棕榈酸磷脂酰胆碱(DPPC)(如式3所示)、二硬脂酰磷脂酰胆碱(DSPC)(如式4所示)、聚2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱(PMPC)(如式5所示)等。其与血液中各种生物成分的相互作用很小，即磷酰胆碱基团能够维持血液中生物成分的正常构象使血细胞细胞膜的外表面具有良好的血液相容性，因此在外层细胞膜中占重要地位，他直接影响生物体细胞如何与外界发生作用。基于仿细胞膜结构出发设计合成的磷酰胆碱聚合物因其具有良好的生物相容性而备受关注。通过模仿细胞外磷脂双层膜的构造，富含磷酰胆碱基团的材料在生物体内将其伪装成周围的天然成分，使其具有优良的生物相容性，表面不易吸附蛋白质、血小板等生物污垢，阻止血栓形成，从而可消除表面污垢引起的许多问题。磷酰胆碱类聚合物的开发为人们寻找生物相容性材料开辟了新的途径。磷酰胆碱可以广泛使用于对聚氨酯材料的改性领域。早期的磷酰胆碱修饰聚氨酯的方法是将2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)与甲基丙烯酸-2-乙基己酯共聚后将共聚物与嵌段聚氨酯进行共混，并在此基础上发展出半互穿网络技术。后来又发展出以偶氮二异丁晴为引发剂，采用自由基聚合制备了MPC与甲基丙烯酸丁酯、甲丙烯酸异辛酯的共聚物。虽然制备的聚合物的磷酰胆碱基团位于侧链，在水环境下可以很好的聚集在材料的表面，起到增加生物相容性的作用，但是自由基共聚制备的磷酰胆碱聚合物降解性能很差，并且共混法导致材料的机械性能降低，应用受到很大的限制。另一种磷酰胆碱改性方法是将磷酰胆碱基团接枝到聚氨酯材料的表面，以2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)及甘油磷酸胆碱(GPC)衍生物为PC基团提供化合物，并以表面耦合MPC法、表面耦合醛基磷酰胆碱法及表面接枝GPC衍生物法，将PC基团共价接枝到聚碳酸酯型聚氨酯表面。该方法所获的磷酰胆碱改性生物材料具有较高的生物相容性。虽然材料表面接枝磷酰胆碱基团可以有效提高材料的生物相容性，但这种方法具有工艺非常复杂，成本较高，并且只适用于表面比较规则的材料，使其商品化变得非常困难等问题。目前还有一种磷酰胆碱改性方法是合成含有磷酰胆碱基团的双端羟基化合物，然后使用二异氰酸酯进行扩链制备主链含有磷酰胆碱基团的聚氨酯。这种制备方法所得材料具有良好的生物相容性，但该材料中含有的磷酰胆碱基团完全位于主链上，在材料的使用过程中相当部分的胆碱基团被包埋在材料内部，很难富集于材料的表面，因此该材料有生物相容性有限、合成磷酰胆碱基团的双端羟基化合物使用了含有苯环的酚类物质导致该材料在长期的使用过程中会有有毒的物质降解出来等缺点。
技术实现思路
根据以上现有技术的不足，本专利技术的一个目的是提供一种侧链含有磷酰胆碱基团的聚酯型聚氨酯材料，该聚氨酯材料磷酰胆碱基团位于侧链上，能有效阻碍血小板和蛋白质的沉积及避免了血栓的生成，具有较高的生物相容性，同时聚氨酯材料的软段为结晶的聚酯，硬段具有有序结构并含有氨基甲酸酯基团，使得材料具有较高的机械强度，并且主链完全憎水的特性满足作为组织工程修复支架材料所需较慢的降解速度，软段降解产物为小分子羧酸、硬段降解产物为脂肪胺和氨基酸，在材料发挥作用后可逐渐降解为无毒产物被生物体吸收，避免了二次手术的伤害，可以长期应用于生物体。本专利技术另一目的是提供一种侧链含有磷酰胆碱基团的聚酯型聚氨酯材料的制备方法，该制备工艺简单，选用的二异氰酸酯为含有多个胺基甲酸酯的脂肪族二异氰酸酯，降解产物可被生物体吸收，可作为生物材料等长期应用于生物体。通过此制备方法制备的聚酯型聚氨酯材料为全合成、无潜在动物源性，同时具有优异的生物相容性和机械性能，并且具有生物降解性，降解产物无毒，可被生物体吸收。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供了一种侧链含有磷酰胆碱基团的聚酯型聚氨酯材料，分子量大于1.8×105，膜材料断裂强度大于42Mpa、断裂伸长率大于600％、蛋白质的吸附量小于2.5μg/cm2、降解时间在105-120d。本专利技术还提供了一种侧链含磷酰胆碱基团聚酯型聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：(1)聚酯二醇与过量二异氰酸酯反应，得到双端异氰酸基预聚物；(2)用双氨基的磷酰胆碱化合物对双端异氰酸基预聚物进行扩链，得到侧链含磷酰胆碱基团的聚氨酯材料。优选的，步骤(1)中的聚酯二醇为聚乙交酯、聚L-丙交酯、聚D,L-丙交酯或聚ε-己内酯，分子量为400～5000，优选分子量为500～3000。优选的，步骤(1)中的二异氰酸酯为1,6-六亚甲基二异氰酸酯-1,4-丁二醇-1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI-BDO-HDI)，1,4-四亚甲基二异氰酸酯-1,4-丁二醇-1,4-四亚甲基二异氰酸酯(BDI-BDO-BDI)。优选的，HDI-BDO-HDI/BDI-BDO-HDI的具体制备方法为以1,4-丁二醇(BDO)和二异氰酸酯为原料，投料摩尔比为：n-OH：n-NCO＝1:4-30，反应温度70-100℃，反应时间1-5h，合成HDI-BDO-HDI。优选的，BDO与1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)摩尔比为1:12，在干燥氮气气氛下反应，反应温度80℃，反应时间4小时，将反应体系冷却到室温，得白色固体，正己烷洗涤三次除去过量HDI，常温真空干燥得HDI-BDO-HDI。优选的，BDO和1,4-四亚甲基二异氰酸酯(BDI)摩尔比为1:14，在干燥氮气氛下反应，反应温度80℃，反应时间3h，降温到室温形成白色固体，正己烷洗涤三次除去过量的BDI，常温真空干燥得BDI-BDO-BDI。优选的，步骤(1)中所述的过量二异氰酸酯的加入量为-NCO与-OH摩尔比为2.0,加入方式为二异氰酸酯溶于二甲亚砜中(10g/30mL),在常温下与聚酯二醇混合优选的，步骤(1)中反应温度为80～100℃，反应时间为2.5～6.0h。优选的，步骤(2)所述的双氨基的磷酰胆碱化合物为具体结构为Lys-PC(如式6所示)或Lys-EG-PC(如式7所示)。优选的，步骤(2)中双氨基磷酰胆碱化合物的加入量为：-NH2:-NCO＝1:2(摩尔比)，反应温度为10～20℃，反应时间为1.0～2.0h。优选的，制备方法包括对侧链含磷酰胆碱基团聚氨酯材料的纯化步骤：以二氯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种侧链含有磷酰胆碱基团聚酯型聚氨酯材料，其特征在于：所述的聚酯型聚氨酯材料软段为结晶的聚酯，硬段含有氨基甲酸酯基团，聚氨酯材料分子量大于1.8×10

【技术特征摘要】
1.一种侧链含有磷酰胆碱基团聚酯型聚氨酯材料，其特征在于：所述的聚酯型聚氨酯材料软段为结晶的聚酯，硬段含有氨基甲酸酯基团，聚氨酯材料分子量大于1.8×105，膜材料断裂强度大于42Mpa、断裂伸长率大于600％、蛋白质的吸附量小于2.2μg/cm2，降解时间在105-120d。2.一种侧链含磷酰胆碱基团聚酯型聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)聚酯二醇与过量二异氰酸酯反应，得到双端异氰酸酯基预聚物，(2)用双氨基的磷酰胆碱化合物对双端异氰酸酯基预聚物进行扩链，得到侧链含磷酰胆碱基团的聚氨酯材料。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的聚酯二醇为聚乙交酯、聚L-丙交酯、聚D,L-丙交酯或聚ε-己内酯，所述的聚酯二醇分子量为400～5000，优选的分子量为500～3000。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中的所述的二异氰酸酯为1,6-六亚甲基二异氰酸酯-1,4-丁二醇-1,6-六亚甲基二异氰酸酯，1,4-四亚甲基二异氰酸酯-1,4-丁二醇-1,4-四亚甲基二异氰酸酯。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的过量二异氰酸酯的加入量为-NCO与-OH摩尔比为2.0，反应温度为80～100℃，反应时间为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯昭升，张娜，刘小龙，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37