一种壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料及其制备方法。将双端羟基聚对二氧环己酮与含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂进行预聚获得双端异氰酸基预聚物，将获得的双端异氰酸基预聚物与壳寡糖进行交联后获得壳寡糖改性聚氨酯脲材料，将壳寡糖改性聚氨酯脲材料溶解后进行冷冻干燥即可获得壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料，所述预聚涉及的反应为羟基与异氰酸基反应生成氨基甲酸酯基团化学反应。该制备方法制备的骨修复材料具有无细胞毒性、有良好的生物相容性、与骨组织相匹配的力学强度、适宜的生物降解速度、可塑的形态结构等优点，同时具有适宜的孔隙率和孔径、可促进骨再生并随新骨的生成最终降解等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料及其制备方法
本专利技术涉及属于可医用高分子材料领域，具体涉及一种壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料及其制备方法。
技术介绍
骨缺损修复材料是临床需求量最大的生物医用材料之一。人口老龄化及工业、交通和体育运动事故造成的创伤骨折、骨组织坏死和骨肿瘤等疾病引起的骨组织缺损病患每年达数百万人，且有日益增多的趋势。骨修复材料市场巨大，寻找更好的骨组织再生修复材料，为患者再造健康，是生物医用材料研究的前沿和热点。尽管骨组织本身具有较强的再生能力，但其自我修复只能在缺损较小的情形下进行，对于无法自我修复的缺损，疗效最好的方式是采用自体骨移植(从病人自身的非承重健康骨组织取材修补缺损组织)。但是，自体骨移植会对患者造成二次损伤、且不可能大量取骨。同种异体骨和动物源性的异种骨移植具有“天然骨”或“类骨”特性，但无法完全避免疾病传播和免疫排斥的风险，应用受限。因此，研发对病损或缺失的骨组织进行有效修复和功能重建的人工骨修复材料具有广泛的临床需求和重要的意义。专利CN103830775A和CN103800946A公开了一种高强度胶原基人工骨修复材料和矿化胶原复合骨粘合及填充材料，该材料对骨缺陷和骨折具有良好的医疗效果，但由于目前所用胶原主要来源于动物，存在病毒隐患和免疫反应的危险。专利CN104307035A公开了一种具有诱导成骨功能的镁黄长石/PMMA复合骨水泥及其制备方法,但是PMMA骨水泥硬度太大、生物相容性不佳。专利CN101461962A公开了一种可注射复合骨材料及其制备方法，可注射骨修复材料通过非侵害和微创方式修复骨缺损，具有组织损伤小、操作简便、手术并发症少等优点，有良好的应用前景，受到医学界和材料学界的高度重视，但也存在一些缺陷和不足。适合人骨组织生长的孔隙为100-400μm，孔径为200～300μm更有利于骨介导。孔隙率要求在能维持材料一定强度的情况下尽可能高，有利于细胞长入。支架材料的孔隙率至少在75％以上才能保证细胞种植成功。但可注射复合骨材料中含大量致孔剂对细胞生长不利，且该专利中骨材料的合成也用到了胶原，也存在病毒隐患和免疫反应的危险。根据以上现有技术的不足，目前亟需一种安全性能高、机械性能高、生物相容性好、制备工艺简单、降解产物可吸收等的骨修复材料。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的之一是提供一种壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料的制备方法，该制备方法制备的骨修复材料具有无细胞毒性、有良好的生物相容性、与骨组织相匹配的力学强度、适宜的生物降解速度、可塑的形态结构等优点，同时具有适宜的孔隙率和孔径、可促进骨再生并随新骨的生成最终降解等优点。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料的制备方法，将双端羟基聚对二氧环己酮与含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂进行预聚获得双端异氰酸基预聚物，将获得的双端异氰酸基预聚物与壳寡糖进行交联后获得壳寡糖改性聚氨酯脲材料，将壳寡糖改性聚氨酯脲材料溶解后进行冷冻干燥即可获得壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料，所述预聚涉及的反应为羟基与异氰酸基反应生成氨基甲酸酯基团化学反应。本专利技术所提供的方法制备的壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料无细胞毒性，具有良好的生物相容性，其弯曲强度在密质骨的弯曲强度范围(110～200MPa)之内，具有适宜的生物降解速度，可塑的形态结构。另外，材料孔径为200～300μm，孔隙率大于75％，孔径和孔隙率均符合骨细胞生长要求，可促进骨再生，并随新骨的生成最终降解。综上，该骨修复材料满足生物体组织工程修复支架材料的需求，可用于人体骨修复。本专利技术的目的之二是提供一种上述制备方法获得的壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料。本专利技术的目的之三是提供一种上述壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料在生物体组织工程修复支架中的应用。所述在生物体组织工程修复支架中的应用以非诊断和治疗疾病为目的。本专利技术的有益效果为：(1)相比于现有技术中的骨材料，本专利技术通过简单易行的化学方法制备壳寡糖改性聚氨脂脲骨材料，其中聚氨酯脲材料具有无毒、可生物降解吸收性能，所制备的骨材料兼具聚氨酯脲的机械性能和壳寡糖良好的生物相容性、杀菌性能，壳寡糖良好的生物相容性依附在本专利技术的聚氨酯脲材料上，使得性能更加优异。相比与纯粹的聚氨酯脲材料，壳寡糖改性聚氨脂骨材料提高了材料的生物相容性能。因此，通过本专利技术的制备方法得到的壳寡糖改性聚氨酯脲材料不仅符合生物应用材料的要求，而且还兼具聚氨酯脲力学性能好、可加工和壳寡糖良好的生物相容性的优点。(2)本专利技术中使用的扩链剂为含脲基的多嵌段脂肪族二异氰酸酯，降解产物为赖氨酸和脂肪族二胺，均无毒、可吸收，同时脲基增强了材料的微相分离，并且硬段中较多的氨基甲酸酯基和脲基可以形成致密的氢键，从而提高材料的机械性能。另一方面，其降解产物为碱性物质，可以与壳寡糖一起中和PPDO链段降解产生的酸性物质，避免了酸性炎症的产生。(3)本专利技术中骨材料的降解性能可以通过控制软段中亲水基团(PPDO中的醚键、壳寡糖上未反应的氨基)进行控制，从而研制出完全可降解且降解速率与骨细胞生长速率相匹配的人工骨。(4)骨材料的形状可根据模具的形状直接冻干成型，也可切割成任意形状，使用方便，特别使用于生物体狭小部位骨损伤的修复。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为实施例1制备壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料的血小板粘度扫描电镜(SEM)照片。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在骨修复材料无法同时具有安全性能高、机械性能高、生物相容性好、制备工艺简单、降解产物可吸收等优点的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料及其制备方法。本申请的一种典型实施方式，提供了一种壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料的制备方法，将双端羟基聚对二氧环己酮与含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂进行预聚获得双端异氰酸基预聚物，将获得的双端异氰酸基预聚物与壳寡糖进行交联后获得壳寡糖改性聚氨酯脲材料，将壳寡糖改性聚氨酯脲材料溶解后进行冷冻干燥即可获得壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料，所述预聚涉及的反应为羟基与异氰酸基反应生成氨基甲酸酯基团化学反应。本申请所提供的方法制备的壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料无细胞毒性，具有良好的生物相容性，其弯曲强度在密质骨的弯曲强度范围(110～200MPa)之内，具有适宜的生物降解速度，可塑的形态结构。另外，材料孔径为200～300μm，孔隙率大于75％，孔径和孔隙率均符合骨细胞生长要求，可促进骨再生，并随新骨的生成最终降解。综上，该骨修复材料满足生物体组织工程修复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料的制备方法，其特征是，将双端羟基聚对二氧环己酮与含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂进行预聚获得双端异氰酸基预聚物，将获得的双端异氰酸基预聚物与壳寡糖进行交联后获得壳寡糖改性聚氨酯脲材料，将壳寡糖改性聚氨酯脲材料溶解后进行冷冻干燥即可获得壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料，所述预聚涉及的反应为羟基与异氰酸基反应生成氨基甲酸酯基团化学反应。

【技术特征摘要】
1.一种壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料的制备方法，其特征是，将双端羟基聚对二氧环己酮与含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂进行预聚获得双端异氰酸基预聚物，将获得的双端异氰酸基预聚物与壳寡糖进行交联后获得壳寡糖改性聚氨酯脲材料，将壳寡糖改性聚氨酯脲材料溶解后进行冷冻干燥即可获得壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料，所述预聚涉及的反应为羟基与异氰酸基反应生成氨基甲酸酯基团化学反应。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，将双端羟基聚对二氧环己酮与含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂溶于N,N-二甲基甲酰胺中，反应得到双端异氰酸基预聚物，而后经壳寡糖交联得粘稠状溶液，经精制、干燥得到壳寡糖改性聚氨酯脲材料；然后将所述壳寡糖改性聚氨酯材料溶于有机溶剂中，经冷冻干燥制备得到壳寡糖改性聚氨酯脲骨修复材料。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述双端羟基聚对二氧环己酮数均分子量为1000～5000，更优选1500～3000，分子量分布为1.15～1.25。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂的化学结构式为其中，n为不为0的自然数；优选的，所述含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂为L-赖氨酸二异氰酸酯-1,4-丁二胺-L-赖氨酸二异氰酸酯或L-赖氨酸二异氰酸酯-1,6-己二胺-L-赖氨酸二异氰酸酯，化学结构式为，当n为4时，为L-赖氨酸二异氰酸酯-1,4-丁二胺-L-赖氨酸二异氰酸酯，当n为6时，为L-赖氨酸二异氰酸酯-1,6-己二胺-L-赖氨酸二异氰酸酯；进一步优选的，LBL...

【专利技术属性】
技术研发人员：时玉祥，侯昭升，
申请(专利权)人：济南羽时信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37