一种胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲及其制备方法，其中液晶基元胆甾醇通过较长的柔性链段与主链共价相连，由单端二羟基胆甾醇类液晶单体(DAP)与双端羟基聚乙二醇(PEG)混合，再用含有脲基结构的二异氰酸酯进行扩链，经纯化得到胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲。液晶聚氨酯的数均分子量为1.0×10

【技术实现步骤摘要】
一种胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种胆固醇类侧链液晶聚氨酯脲材料及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯材料(PU)具有优良的机械性能和良好的生物相容性，现阶段许多医疗器械都是以聚氨酯为材料的，例如人工瓣膜、人工心脏、人工心脏辅助装置、人工血管。介入导管、人工关节、人工软骨及人工输尿管等。生物材料作为临时性介入或永久性植入人体的医学器件的基材，他们除了具有适当的力学性能外，还必须兼备优异的生物相容性(biocompatibility)。生物相容性包括血液相容性(bloodcompatibility)和组织相容性(tissuecompatibility)两部分。前者表示材料与血液之间相互适应的程度，而后者则反应材料与血液以外的其他组织之间的相互容纳的能力。血液相容性对材料的要求，较组织相容性更为苛刻。血液相容性的内容很多，即包括材料对血细胞和血蛋白的组成结构和功能的影响，也涉及材料在血液中的老化，不过，目前最为突出问题是，血液与高分子生物材料长期接触后，由于材料的影响而产生的凝固作用。因此，抗凝血性(antithrombogenicity或thromboresistance)往往就成为血液相容性的代名词。由于目前许多重要的人工器官，如人工心脏、人工瓣膜、人工血管、人工肺、人工肾以及人工肝等的进一步发展都有赖于生物材料抗凝血性能的提高，因此，抗凝血高分子生物材料的研究一直是高分子生物材料中最为活跃的领域。近年来，生物材料学领域的研究热点之一是材料的“仿生设计”，利用生物学原理设计和制造仿生生物材料成为了21世纪生物材料研究的主要内容之一。ZhouCR，LinSA.Gaspermeationthroughcis-polybutadiene/liquidcrystalcompositemembranes；周长忍等，聚丁二胺/液晶复合膜的富氧性能研究；屠美等，液晶性能对聚氨酯复合膜抗凝血性能的影响；屠美等，基材与液晶种类对液晶复合膜血液相容性的影响；将液晶化合物与聚合物材料共混制备了聚合物/液晶复合膜。研究结果表明，在聚合物材料中加入一定比例的小分子液晶化合物能改善材料的血液相容性。但是单纯共混得到的聚合物/液晶复合材料与人体接触后，在血液和酶等因素的作用下，小分子液晶化合物可能会脱离聚合物而进入人体，这会对人体产生不利的影响。胆甾醇来自于生物体，人体内组织和器官里的大多数液晶形态与胆甾相液晶一致，且胆甾醇是细胞膜的重要组成部分，对细胞膜具有很高的亲和性，具有改变细胞膜渗透性和流动性的功能。专利CN101538372A公开了一种硅橡胶/烯酸胆甾醇酯液晶交联膜的制备方法。将乙烯基硅橡胶和烯酸胆甾醇酯液晶混合溶解于四氢呋喃，加入交联剂和催化剂进行交联反应得硅橡胶/液晶溶液，溶剂挥发法成膜。将小分子液晶通过共价键结合到聚合物交联结构中，避免了单纯共混液晶化合物可能会脱离聚合物的缺点，硅橡胶虽然具有较好的生物相容性，但是不具备生物可降解性，且其力学强度稍差。谢赞(谢赞，表面接枝胆甾相液晶改善PU的抗凝血性能研究[D].广州：暨南大学，2007)采用溶液法接枝，将PU膜用H2O2氧化，将制备的液晶单体溶于甲苯溶液，将已称重的过氧化膜溶于上述溶液，除氧充氮后封管，紫外光辐射下反应一定时间，水浴控制温度，得表面接枝有胆甾醇液晶的PU膜。表面接枝的方法首先不能保证PU膜的氧化率，其次其接枝率也很低，一般在10-8左右。且采用接枝的方法会破坏材料的表面机制。接枝物易脱落，脱落后聚合物本身机械性能被破坏，生物相容性将大大降低。因此，亟待开发一种方法可以使小分子液晶结合到聚合物中，其能显著改进材料的生物相容性和可降解性。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的之一是提供一种胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲。将小分子液晶通过缩合聚合的方式结合到聚合物中，使得小分子液晶化合物不容易脱离聚合物而进入人体；形成的胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲，其中聚乙二醇作为软段，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。使用含有脲基的多嵌段脂肪族二异氰酸酯作为硬段，降解产物为碱性物质，可以中和软段降解产生的酸性物质，避免作为长期植入材料使人体植入部位产生酸性炎症。胆甾醇来自生物体，本专利技术选用单端二羟基胆甾醇液类晶单体位于侧链上通过柔性链段直接与主链链接，液晶单体与主链的相互作用力弱，不容易被主链包埋，在不破坏主链结构的同时利用率更高，更易形成液晶相，能更好的提高材料的血液相容性。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：本专利技术提供了一种胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲，由单端二羟基液晶单体(DAP)与双端羟基聚乙二醇(PEG)混合，再用含有脲基结构的二异氰酸酯进行扩链，经纯化得到侧链液晶聚氨酯脲。合成的液晶聚氨酯脲结构如式1所示：其中：m＝15～90，n＝20～65。优选的，所述胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲的数均分子量为1.0×105～5.0×105，分散系数为1.20～1.51；纯化方式为：向体系中加入DMF稀释至浓度为6～10g/100mL，8倍体积冰乙醚沉降，所得固体35～45℃常温真空干燥至恒重；其中液晶聚氨酯脲中的DAP的质量含量为25-52％，PEG的质量含量为12-52％。本专利技术还提供了一种胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲的制备方法，具体步骤为：将单端二羟基液晶单体(DAP)与双端羟基聚乙二醇(PEG)混合，加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶解后，加入含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂的DMF溶液进行扩链反应，反应后降至常温，加入DMF稀释，经纯化沉降，真空干燥得到胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲。优选的，单端二羟基液晶单体为DAP，其结构式如式2：具体步骤为：将1-硫代甘油溶解在无水氯仿中，干燥氩气除氧，加入液晶单体(AP)和催化剂二异丙胺，在常温下反应24-36h，反应结束后，将混合物用20～30倍体积的无水乙醚沉降，过滤，无水乙醚洗涤，最后在70-90℃下真空干燥至恒重，产率约为90-95％。反应方程式为：进一步，优选的，1-硫代甘油溶解在无水氯仿中浓度为0.8～1.2g/mL。进一步，优选的，1-硫代甘油与液晶单体摩尔比为1.01:1～1.05:1。进一步，优选的，催化剂二异丙胺用量为反应物总质量的1.3％～1.6％。进一步，优选的，液晶单体(AP)为对-十一烯酰氧基-苯甲酸胆甾酯，其制备方法参考朱鸣岗，热致型侧链聚硅氧烷液晶高分子的合成与表征[D].山东大学,2002.优选的，含有脲基结构的二异氰酸酯为1,6-六亚甲基二异氰酸酯-1,4-丁二胺-1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HBH)，其结构式如式3：具体步骤为：干燥氮气保护及机械搅拌下，将1,4-丁二胺(BDA)滴加到1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)中，室温下反应3～6h后，向反应产物中加入正己烷，搅拌均匀后，抽滤得白色固体，反复用正己烷洗涤至滤液IR检测无-NCO吸收峰(2270cm-1)，真空干燥至恒重，得白色固体HBH。反应方程式为：进一步，优选的，1,4-丁二胺和1,6-六亚甲基二异氰酸酯的摩尔比为1:6～1:12。进一步，优选的，正己烷体积为反应产物体积的3～6倍。优选的，PEG的数均分子量为10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲，其特征在于：由单端二羟基胆甾醇类液晶单体(DAP)与双端羟基聚乙二醇(PEG)混合，再用含有脲基结构的二异氰酸酯进行扩链，经纯化得到胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲，结构如式1所示：

【技术特征摘要】
1.一种胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲，其特征在于：由单端二羟基胆甾醇类液晶单体(DAP)与双端羟基聚乙二醇(PEG)混合，再用含有脲基结构的二异氰酸酯进行扩链，经纯化得到胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲，结构如式1所示：其中：R1:R2：R3：m＝15～90，n＝20～65。2.根据权利要求1所述的胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲，其特征在于，液晶聚氨酯的数均分子量为1.0×105～5.0×105，分散系数为1.20～1.51；液晶聚氨酯中的DAP的质量含量为25-52％，PEG的质量含量为12-52％；纯化方式为：向体系中加入DMF稀释至浓度为6～10g/100mL，8倍体积冰乙醚沉降，所得固体35～45℃常温真空干燥至恒重。3.一种胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲的制备方法，其特征在于：具体步骤为：将单端二羟基液晶单体(DAP)与双端羟基聚乙二醇(PEG)混合，加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶解后，加入含有脲基结构的二异氰酸酯扩链剂的DMF溶液进行扩链反应，反应后降至常温，加入DMF稀释，经纯化沉降，真空干燥得到胆甾醇类侧链液晶聚氨酯脲，将其溶于有机溶剂，通过溶剂挥发法制备膜材料。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述单端二羟基液晶单体(DAP)结构式如式为：制备方法为：将1-硫代甘油溶解在无水氯仿中，干燥氩气除氧，加入液晶单体(AP)和催化剂二异丙胺，在常温下反应24-36h，反应结束后，将混合物用20～30倍体积的无水乙醚沉降，过滤，无水乙醚洗涤，最后在70-90℃下真空干燥至恒重，产率约为90-95％；反应方程式如下：5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，1-硫代甘油溶解在无水氯仿中浓度为0.8～1.2g/mL；1-硫代甘油与液晶单体摩尔比为1.01:1～1.05:1；催化剂二异丙胺用量为反应物总质量的1.3％～1.6％。6.根据权利要求3所述的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯昭升，肖铭慧，张鋆，李成林，赵娟，刘昭君，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37