多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷杂化纳米硅橡胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷杂化纳米硅橡胶及其制备方法和应用，纳米硅橡胶由多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷与液态双组份硅橡胶充分混合，充分硫化制得；该材料具有较好的细胞相容性和生物相容性，制得的纳米硅橡胶具有在软组织填充生物材料领域具有潜在、广阔的应用前景；本发明专利技术还公开了纳米硅橡胶的制备方法，反应条件温和，后处理方便，收率高，成本低，适用于工业化生产。

Polycarboxylic eight phenyl cage silsesquioxane hybrid nano silicone rubber and its preparation method and Application

The invention relates to a multi carboxyl octaphenyl silsesquioxane hybrid nano silicon rubber and its preparation method and application of nano silicon rubber by multicarboxyl octaphenyl silsesquioxane and two-component liquid silicone rubber mixing, fully vulcanized prepared; the material has good cell compatibility and biocompatibility bio, nano silicon rubber prepared with soft tissue filling biomaterials and have wide potential application prospects; the invention also discloses a preparation method of nano silicon rubber, mild reaction conditions, postprocessing convenient, high yield, low cost, suitable for industrialized production.

【技术实现步骤摘要】
多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷杂化纳米硅橡胶及其制备方法和应用
本专利技术属于生物材料领域，涉及多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷杂化纳米硅橡胶，还涉及多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷杂化纳米硅橡胶的制备方法和应用。
技术介绍
整形外科领域，生物材料植入常常用于人体组织器官畸形、缺损修复与重建。其中，硅橡胶(SR)是目前较为常见的填充材料，主要用于乳房填充和隆鼻术，是一种以聚有机硅氧烷为主链的医用高分子材料。它有良好的耐寒耐热性和绝缘性、优异的柔韧性和拉伸弹性，便于雕刻塑形且置入切口微小；具有稳定的理化性能和生理惰性、不易被体液腐蚀、无毒无味，可在体内长期埋存。同时，SR具有极佳的整体性、易于术前消毒、术后取出、补救等，被广泛应用。在其他医学领域，SR也得到了广泛的应用，可根据临床的需要，加工成各种形状，用作医疗器械、软组织填充体及人工脏器等。但是临床实践发现，SR仍存在许多问题，主要表现为结构致密、疏水性强，细胞相容性较差，周围易形成纤维结缔组织包囊，易出现变形移位、甚至外露。对SR材料进行合适的改性处理，增强其细胞相容性，对提高软组织材料临床治疗效果以及材料表面特性与细胞生物学行为之间的关系都有重要的意义。目前，膨体聚四氟乙烯，高密度聚乙烯等新型材料已进入临床应用，但磨损颗粒引起的炎性反性，多孔结构藏匿细菌引起感染等问题，限制了这些新型生物材料的临床应用效果。和上述材料相比，尽管硅橡胶(SR)的表面性能差，但其具有良好的理化稳定性、生理惰性和加工性能等，目前仍是整形外科临床最常用的软组织填充材料。早在20世纪60年代，硅橡胶就已经开始作为人体植入材料使用。到了20世纪70年代，以人工乳房、导尿管等为代表的硅橡胶产品已经在临床广泛使用。国内医用硅橡胶产品起步于20世纪70年代，但发展较快，特别是近十几年来，大量生物适应性好、功能化、系列化的医用硅橡胶制品投入了临床应用中。对硅橡胶(SR)进行改性，使细胞在硅橡胶(SR)材料表面的粘附和迁移能力增强，以增强其细胞相容性，则有可能降低SR的局限性，进一步提高其在临床的应用效果。目前针对SR的改性主要集中在表面改性(如等离子体处理、接枝共聚、仿生涂层、离子注入等)。上述改性虽然提高了硅橡胶的细胞相容性，但需要二次加工，加工过程较为复杂，工艺条件要求苛刻。同时，由于改性集中在表面，对于需要雕刻加工的SR材料无法达到实际使用需求。硅橡胶本身的性质和细胞相容性之间的具体关系仍然未知。寻找简便易行的硅橡胶本体改性方法，是目前医学，生物学，材料学共同关注的焦点。一般认为高分子材料表面的化学结构对细胞的粘附生长具有非常重要的影响。砜基、硫醚、醚键等对细胞生长影响不大，刚性结构如芳香聚醚类不利于细胞粘附，羧基、羟基、磺酸基、胺基、亚胺基及酞胺基等基团可促进细胞粘附和生长，磺酸基能模拟肝素的生理活性而显示出较好的促进细胞粘附和生长的性质；含氮基团不仅能使材料表面带上一定的正电荷(胺的阳离子化)，调节表面的亲疏水性，而且可以与蛋白质肽链发生官能团之间的作用，从多角度来促进细胞的生长，这已成为促进细胞粘附和生长材料表面改性的一个重要措施。因此把上述活性基团引入硅橡胶将很大程度上提高硅橡胶的临床使用价值。笼形倍半硅氧烷的每个面都由硅氧八元环组成，是一种具有对称性的纳米结构，由二维Si-O短链形成的无机骨架(内核)和完全覆盖内核的有机取代基(外壳)组成。其中密度较大的无机内核能抑制聚合物分子的链运动，因而赋予杂化材料良好的耐热性和绝缘性能；有机取代基和高分子链则赋予杂化材料良好的韧性和加工性，使材料同时具备有机聚合物和无机陶瓷的基本特征，因此被称为新一代高性能聚合物材料。鉴于POSS灵活多样的合成手段和易于设计的分子结构，其可作为有机/无机杂化材料的制备领域中重要的中间体，作为合成新型纳米杂化材料的平台广泛使用。极性基团对水分子有较大的亲和能力，带有极性基团的表面易于被水润湿。在水溶液中，极性基团会部分电离带有电荷，蛋白质与其相互作用表现出不同的吸附行为。在亲水性载体表面，带电基团与表面带有相反电荷的蛋白质之间的经典相互作用是蛋白质吸附到表面的驱动力，表面的吸附数量取决于他们之间的静电平衡。静电作用是一种长程力，也受离子强度及pH的影响。与疏水表面不同，亲水表面吸附的蛋白质一般不会经历二级或三级结构上的变化，因此亲水基团表面一般具有良好的生物相容性。羧基呈弱酸性，在pH值大于7时电离，带负电荷，同时-COO与蛋白质之间静电吸附被溶液中离子效应屏蔽，使表面吸附量下降。蛋白质在-COOH表面的吸附既有静电作用也有氢键作用和亲疏水作用，从而表现出独特的吸附行为。但是目前并无将极性基团羧基(-COOH)枝接的POSS引入医用硅橡胶的报道，因此有必要研究引入后硅橡胶生理惰性和生物活性变化，同时研究材料表面电荷特性对材料表面细胞相容性的改变。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷杂化纳米硅橡胶；本专利技术的目的之二在于提供多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷杂化纳米硅橡胶的制备方法；本专利技术的目的之三在于提供多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷杂化纳米硅橡胶的应用。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：1.多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷杂化纳米硅橡胶，由多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷与液态双组份硅橡胶充分混合，充分硫化制得；所述多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷具有通式Ⅰ所示结构：通式Ⅰ中R1为取代苯基，所述取代苯基中至少一个H被—COOH取代。优选的，所述液态双组份硅橡胶的A组分：B组分的体积比为1:1。更优选的，所述多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷与液态双组份硅橡胶混合物的质量体积比为0.1～0.5：100(g/ml)。本专利技术中，所述多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷由以下方法制备：1)将八苯基笼型倍半硅氧烷在Fe催化下与Br2进行卤代反应，纯化获得多溴笼型八苯基倍半硅氧烷；2)然后将步骤1)获得的多溴笼型八苯基倍半硅氧烷化合物溶于四氢呋喃，在氮气保护下溴基还原成羧基，得通式Ⅰ所示多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷。2.所述多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷杂化纳米硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：1)将八苯基笼型倍半硅氧烷在Fe催化下与Br2进行卤代反应，纯化获得多溴笼型八苯基倍半硅氧烷；2)然后将步骤1)获得的多溴笼型八苯基倍半硅氧烷化合物溶于四氢呋喃，在氮气保护还原成羧基，得通式Ⅰ所示多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷；3)将步骤2)制得多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷与液态双组份硅橡胶充分混合，充分硫化，制得多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷杂化纳米硅橡胶。本专利技术步骤1)中，所述卤代反应为，按八苯基笼型倍半硅氧烷与Fe按质量比为10：0.5向反应容器中加入八苯基笼型倍半硅氧烷与Fe，然后加入CH2Cl2，在机械搅拌下逐滴加入Br2，在18～25℃下搅拌反应24小时，最后加入质量分数10％的NaHSO3终止反应；化学反应式如下：式中，通式Ⅱ-2中R基为取代苯基，所述取代苯基中至少一个H被Br取代。本专利技术步骤1)中，所述纯化为将反应物静置分层，用水洗有机相三次，旋蒸得到固体产物，烘干，溶入乙酸乙酯，再用800mL的甲醇沉淀，得到白色沉淀；反复沉降2～3次，烘干，得到白色粉末，即为多溴笼型八苯基倍半硅氧烷。优选的，步骤2)为：将多溴笼型八苯基倍半硅氧烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷杂化纳米硅橡胶，其特征在于：由多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷与液态双组份硅橡胶充分混合，充分硫化制得；所述多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷具有通式Ⅰ所示结构：

【技术特征摘要】
1.多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷杂化纳米硅橡胶，其特征在于：由多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷与液态双组份硅橡胶充分混合，充分硫化制得；所述多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷具有通式Ⅰ所示结构：通式Ⅰ中R1为取代苯基，所述取代苯基中至少一个H被—COOH取代。2.根据权利要求1所述多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷杂化纳米硅橡胶，其特征在于：所述液态双组份硅橡胶的A组分：B组分的体积比为1:1。3.根据权利要求1所述多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷杂化纳米硅橡胶，其特征在于：所述多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷与液态双组份硅橡胶混合物的质量体积比为0.1～0.5：100(g/ml)。4.根据权利要求1所述多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷杂化纳米硅橡胶，其特征在于：所述多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷由以下方法制备：1)将八苯基笼型倍半硅氧烷在Fe催化下与Br2进行卤代反应，纯化获得多溴笼型八苯基倍半硅氧烷；2)然后将步骤1)获得的多溴笼型八苯基倍半硅氧烷化合物溶于四氢呋喃，在氮气保护下溴基还原成羧基，得通式Ⅰ所示多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷。5.权利要求1～4任一项所述多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷杂化纳米硅橡胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将八苯基笼型倍半硅氧烷在Fe催化下与Br2进行卤代反应，纯化获得多溴笼型八苯基倍半硅氧烷；2)然后将步骤1)获得的多溴笼型八苯基倍半硅氧烷化合物溶于四氢呋喃，在氮气保护还原成羧基，得通式Ⅰ所示多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷；3)将步骤2)制得多羧基八苯基笼型倍半硅氧烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：石小花，樊东力，周世文，周鑫，张一鸣，杜依晨，王海林，陈瑶，
申请(专利权)人：中国人民解放军第三军医大学第二附属医院，
类型：发明
国别省市：重庆,50