一种侧链为磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯-脲)及其制备方法技术

本发明专利技术涉及了一种侧链为磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯‑脲)的制备，包括以下步骤：端羟基均聚酯先与赖氨酸二异氰酸酯反应，再用端双氨基磷脂化聚乙二醇进行扩链，得一种侧链为磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯‑脲)。磷酰胆碱基团位于柔性侧链聚乙二醇的末端，在生物体内应用中更易聚集在材料的表面，极大的提高了材料的生物相容性，对血液中的蛋白质和血小板得吸附量很低。该材料所制备的膜具有良好的机械强度和柔韧性，降解产物无毒可被生物体吸收代谢,可以作为长期植入性材料应用于生物体。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术属于生物材料
，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。
技术介绍
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。目前，对材料进行表面改性是提高其生物相容性非常有效的方式。一般而言，改善材料的生物相容性可以通过在基材表面涂覆亲水性物质，形成水化层，利用水化层与蛋白质分子等血成分之间的排斥作用来改善材料的抗生物污染能力。生物相容性是衡量一种医用材料尤其是血液接触性材料否能用于临床医用材料的重要指标之一。改善生物材料表面的亲水性或疏水性对改善其血液相容性有重要影响。一般而言，提高材料表面亲水性可以形成水化层，利用水化层与蛋白质分子等血液成分之间的排斥作用来改善材料的抗凝血性。聚氨酯类材料常用的表面改性方法主要分为两大类：表面物理涂敷和表面化学接枝。物理涂覆多用于短期导管。表面接枝法则是通过物理或化学方法活化聚氨酯表面，使其表面产生活性基团，然后在表面发生接枝聚合反应，引入所需的官能团，进而改变聚氨酯的表面性能，其在长期接触血液的制品上应用效果较佳。采用的接枝手段包括化学试剂法、等离子体技术、紫外照射及高能辐射等。聚脲主链结构是高分子取代脲，结构式为(R—NH—CO—NH—R′—NH—CO—NH—R)n的聚合物，聚乙二醇(PEG)分子链具有高度的亲水性及柔顺性，使得PEG一方面可以与水形成水合PEG链，形成稳定的空间位阻，阻碍血液成分在材料表面的吸附；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停滞、粘附与变形。因此，利用亲水性的PEG分子对生物材料进行改性，可以提高材料的血液相容性。磷酰胆碱是生物细胞外层膜的主要成分，即具有—PO-4(CH2)2N+(CH3)3基团的化合物。磷酰胆碱作为一种两性分子，由亲水的头部和疏水的尾部组成，其生物功能主要是作为细胞膜的组成部分，在生物的生长代谢过程中起重要作用。在一定条件下包含磷酰胆碱基团的聚合物可以形成类似生物膜的双分子层，提高了材料的生物相容性，其表面不易吸附蛋白质、血小板等，从而显著地减少血栓的形成、炎症、细胞中毒等反应。单独利用以聚乙二醇或磷酰胆碱为侧链的改性聚氨酯应用于生物医学领域特别是作为长期植入材料时，依然存在生物相容性不高等缺陷。专利CN101747523A公布了一种聚乙二醇改性聚氨酯生物材料的方法，该方法利用辐射或紫外光照射等对聚氨酯材料表面进行活化，再将活化后的聚氨酯材料直接与聚乙二醇反应溶液进行嫁接反应得到嫁接后的聚氨酯材料。虽然该方法解决了聚氨酯表面嫁接过程中有毒有害物质如异氰酸类物质、催化剂和甲苯的引入影响产品的生物毒性以及环境污染等问题，但也存在紫外照射难以实现材料内表面接枝，辐射可能影响材料本体性能等问题。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。该专利技术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。
技术实现思路
为了克服以上技术不足，本专利技术的第一个目的是提供一种新型的侧链含有磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯-脲)，其中，聚乙二醇位于侧链上，磷酰胆碱基团位于柔性聚乙二醇的末端，在材料的使用过程中位于柔性聚乙二醇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。同时，该聚合物主链为聚(氨酯-脲)结构，并具有较高的分子量，降解产物可被生物体吸收，相应的膜材料具有较高的断裂强度和断裂伸长率，既有韧性又不易断裂，满足生物材料的需求。本专利技术另一目的是提供一种新型的侧链含有磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯-脲)的制备方法，该制备方法采用传统的两步扩链法，工艺简单。通过此制备方法制备的聚(氨酯-脲)材料为全合成、无潜在动物源性，同时具有高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，可作为长期植入性材料应用于生物体。本专利技术第三个目的是提供一种新型的侧链含有磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯-脲)在人体长期植入材料等医学领域的应用。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种新型的侧链含有磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯-脲)，其硬段含有氨基甲酸酯基和脲基，软段是聚酯，聚乙二醇位于侧链上，磷酰胆碱基团位于柔性聚乙二醇的末端，聚(氨酯-脲)分子量大于9.0×105。一方面，本专利技术提供的侧链含有磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯-脲)的制备方法不会改变其主链结构，聚氨酯软段为聚酯，硬段含有氨基甲酸酯和脲基，硬段之间可以形成更多氢键，且均聚酯又有比较高的结晶性能，保证了作为生物材料所需的较高的拉伸能力和柔性，同时使材料具有良好的机械强度。另一方面，该聚合物主链为聚(氨酯-脲)结构，并具有较高的分子量，降解产物可被生物体吸收，相应的膜材料具有较高的断裂强度和断裂伸长率，既有韧性又不易断裂，满足生物材料的需求。第三方面，侧链为磷酰胆碱改性的聚乙二醇，并且磷酰胆碱位于柔性侧链聚乙二醇的末端，更容易自由的自组装，使磷酰胆碱的利用率更高，从而在材料表面形成磷酰胆碱的保护膜，阻碍了血小板和蛋白质的沉积，避免了血栓的生成，极大地提高了材料的生物相容性，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。本专利技术还提供了一种新型的侧链含有磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯-脲)的制备方法，主要为：端羟基聚酯与一定量的赖氨酸二异氰酸酯(LDI)反应，然后用扩链剂端双氨基磷脂化聚乙二醇进行扩链，得到侧链为磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯-脲)。本专利技术采用传统的两步扩链法，工艺简单。通过此制备方法制备的聚(氨酯-脲)材料为全合成、无潜在动物源性，同时具有高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，可作为长期植入性材料应用于生物体。优选的，端羟基聚酯为聚乳酸、聚丙交酯、聚己内酯，其分子量为600～4000。优选的，端羟基聚酯与LDI投料摩尔比为-OH:-NCO为1:1.6～1:2.0，在干燥氮气氛下常温混合，溶剂为二氧六环(10g/20mL)，升温至80℃，反应时间4小时。优选的，所述的端双氨基磷脂化聚乙二醇的具体结构如式I所示：优选的，式I中n＝5～20。优选的，扩链剂端双氨基磷脂化聚乙二醇的加入方式为滴加含扩链剂的二氧六环溶液，浓度为10g/10mL。优选的，扩链剂端双氨基磷脂化聚乙二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型的侧链含有磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯‑脲)，其特征在于：其硬段含有氨基甲酸酯基和脲基，软段是聚酯，聚乙二醇位于侧链上，磷酰胆碱基团位于柔性聚乙二醇的末端，聚(氨酯‑脲)的分子量大于9.0×10

【技术特征摘要】
1.一种新型的侧链含有磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯-脲)，其特征在于：其硬段含有氨基甲酸酯基和脲基，软段是聚酯，聚乙二醇位于侧链上，磷酰胆碱基团位于柔性聚乙二醇的末端，聚(氨酯-脲)的分子量大于9.0×105。2.一种新型的侧链为磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯-脲)的制备方法，其特征在于：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，得一种新型的侧链为磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯-脲)。3.根据权利要求2所述的新型的侧链为磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯-脲)制备方法，其特征在于：端羟基聚酯为聚乳酸、聚丙交酯、聚己内酯，其分子量为600～4000。4.根据权利要求2所述的新型的侧链为磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯-脲)制备方法，其特征在于：端羟基聚酯与赖氨酸二异氰酸酯的投料比为-OH与-NCO的摩尔比为1:1.6～1:2.0，反应方式为干燥氮气氛下常温混合，二氧六环溶解(10g/20mL)，升温至80℃，反应4小时。5.根据权利要求2所述的新型的侧链为磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯-脲)制备方法，其特征在于：扩链剂端双氨基磷脂化聚乙二醇的结构式如式I所示，n＝5～20。。6.根据权利要求2所述的新型的侧链为磷脂化聚乙二醇的聚(氨酯-脲)制备方法，其特征在于：扩链剂端双氨基磷脂化聚乙二醇的加入方式为...

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