一种衍生于L-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种衍生于L‑苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺‑聚乙二醇共聚物及其制备方法，其分子结构式如式Ⅰ所示，该共聚物兼具可降解和亲水性，生物相容性好，降解率适中，还具有良好的力学性能，可解决目前临床使用较多的聚醚醚酮不可降解和表面疏水的实际问题，在生物医学和硬组织外科植入等领域具有潜在的应用价值，尤其适用于脊柱修复领域。

A polyamide imide polyethylene glycol copolymer derived from L-phenylalanine and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种衍生于L-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种衍生于L-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物及其制备方法。
技术介绍
目前使用较多的脊柱融合器主要由金属材料或生物相容性良好的聚合物材料制成。金属脊柱融合材料目前主要以钛合金为主，但其不可降解，长期存在于人体内容易产生金属腐蚀现象，且其不可透X射线，影响植骨融合情况的观察；另一方面，金属钛合金的弹性模量与人体骨质不相匹配，明显的应力屏蔽效应会影响植骨的融合速度和效果。近年来，以聚醚醚酮(PEEK)材料为主的医用高分子材料由于其弹性模量与人体骨组织较为匹配而受到关注。然而，PEEK材料在临床应用上仍面临着诸多的局限性：1)聚醚醚酮材料尽管具有优良的生物相容性，但其表面输水而呈生物惰性，此外，其生物活性有限，骨整合和骨传导能力差，无法在一定的时间内与周围组织牢固结合；2)虽然聚醚醚酮具有与人体骨组织相接近的弹性模量，但其作为非吸收型植入物在植入后期不能随着内部植骨的逐渐吸收而降解，对植骨的融合产生了明显的应力屏蔽作用，影响植骨融合和受损脊柱的修复。长期存在于人体内的外科植入物容易引起机体的免疫排斥反应，必要时需要通过二次手术将植入物取出，这势必会给病人带来二次手术的痛苦。因此，研究同时具备可降解性、亲水性和生物活性，适合作为外科植入物应用于脊柱修复领域的生物材料非常有意义。本申请人研究出一种衍生于L-氨基酸的聚酰胺酰亚胺/二氧化硅纳米复合材料及其制备方法(CN107141489)，该复合材料具有良好的亲水性及可降解性，但细胞相容性和力学性能不够理想，在此基础上，本申请人研究出一种新的衍生于L-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物及其制备方法，该共聚物降解性好，细胞毒性小，具有良好的生物相容性，柔韧性适中，在生物医学和硬组织外科植入等领域具有潜在的应用价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种衍生于L-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物及其制备方法，该共聚物降解性好，细胞毒性小，具有良好的生物相容性，柔韧性适中，在生物医学和硬组织外科植入等领域具有潜在的应用价值，其制备方法步骤简单，反应条件温和。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：提供一种衍生于L-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物，其分子结构式如下式Ⅰ所示：其中R选自以下基团：其中，p、m、n为整数，且1≤p＜44，1≤m＜100，1≤n＜100。本专利技术还包括上述衍生于L-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物的制备方法，具体步骤如下：1)将L-苯丙氨酸和3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐(BPDA)分散于冰醋酸中，于20～25℃下搅拌10～12小时，然后升温至118～125℃搅拌回流反应4～5小时，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，再用5％的盐酸水溶液洗涤反应产物，最后抽滤，滤饼真空干燥得到基于L-苯丙氨酸的酰亚胺二酸单体；2)在N2保护下，将小分子二胺单体、聚氧乙烯二胺和步骤1)所得基于L-苯丙氨酸的酰亚胺二酸单体加入熔融的四丁基溴化铵中，待溶解形成均相溶液后逐滴加入亚磷酸三苯酯(TPP)，然后将反应体系升温至110～120℃反应2.5～3h，反应结束后向体系中逐滴加入无水乙醇至析出固体，搅拌析出产物，产物经洗涤，抽滤，滤饼真空干燥得到衍生于L-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物。按上述方案，步骤1)所述L-苯丙氨酸和3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐摩尔比为1.990～2.020：1。按上述方案，步骤2)所述小分子二胺单体选自对二氨基联苯(BD)、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二苯甲烷(DMMDA)、对苯二胺(PPA)、4,4’-二氨基二苯醚(ODA)中的一种或多种。按上述方案，步骤2)所述基于L-苯丙氨酸的酰亚胺二酸单体与小分子二胺单体、聚氧乙烯二胺、四丁基溴化铵、亚磷酸三苯酯的摩尔比为1：0.98～0.85：0.02～0.15：10～12：6～8，并且基于L-苯丙氨酸的酰亚胺二酸单体摩尔量为小分子二胺单体、聚氧乙烯二胺摩尔量之和。按上述方案，步骤2)所述聚氧乙烯二胺的数均分子量为2000-8000。本专利技术还包括上述衍生于L-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物在脊柱修复领域的应用。本专利技术提供的衍生于L-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物，具有良好的力学性能和柔韧性，其中聚酰胺酰亚胺结构单元作为刚性链段为材料提供了较好的力学性能，聚乙二醇结构单元作为柔性链段为共聚物提供较好的韧性，此外，聚乙二醇链段的加入使共聚物具有较好的亲水性和生物相容性，小分子二胺单体、聚氧乙烯二胺和基于L-苯丙氨酸的酰亚胺二酸单体的聚合机理为缩合聚合，形成无规共聚物，两种单体由酰胺键链接，无界面效应。本申请通过原料的选择及配比调控聚合物中刚性链段和柔性链段的比例，从而调控所得衍生于L-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物的降解速率及力学性能，避免应力屏蔽的出现，使所得共聚物降解性好，具有良好的生物相容性，细胞毒性小，力学性能尤其是柔韧性良好。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术提供的衍生于L-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物兼具可降解和亲水性，生物相容性好，降解率适中，还具有良好的力学性能，可解决目前临床使用较多的聚醚醚酮(PEEK)不可降解和表面疏水的实际问题，在生物医学和硬组织外科植入等领域具有潜在的应用价值，尤其适用于脊柱修复领域；2、本专利技术提供的制备方法步骤简单，绿色环保，反应条件温和，在聚合过程中不会破坏高分子链段。附图说明图1为本专利技术实施例1所制备的PAI-co-PEG2000的1H-NMR图；图2为实施例1所制备的PAI-co-PEG2000的FTIR图；图3为实施例1-3所制备的共聚物表面及截面形貌扫描图；图4为实施例1-3所制备的共聚物未降解时及降解28天后的表面形貌图；图5为实施例1-3所制备的共聚物表面细胞粘附图；图6为实施例1-3所制备的共聚物及聚酰胺酰亚胺(PAI)的拉伸模量图。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。实施例1一种衍生于L-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物，其制备方法步骤如下：1)将5.8844克(0.02mol)的BPDA和6.6741克(0.0404mol)的L-苯丙氨酸均匀分散在75ml冰醋酸中形成均相溶液，室温(25℃)下搅拌反应12小时，然后在油浴中升温至118℃，回流反应5小时；反应结束后，进行减压蒸馏，蒸出反应溶剂，蒸馏温度为63℃，流速1～2滴/秒；最后用5％的盐酸水溶液洗涤反应产物3次，抽滤，滤饼在30℃真空干燥12小时，得到基于L-苯丙氨酸的酰亚胺二酸单体；2)将1.8克(9.0mmol)的ODA和2克(1mmol)聚氧乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种衍生于L-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物，其特征在于，其分子结构式如下式Ⅰ所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种衍生于L-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物，其特征在于，其分子结构式如下式Ⅰ所示：



其中R选自以下基团：



其中，p、m、n为整数，且1≤p＜44，1≤m＜100，1≤n＜100。


2.一种权利要求1所述的衍生于L-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)将L-苯丙氨酸和3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐分散于冰醋酸中，于20～25℃下搅拌10～12小时，然后升温至118～125℃搅拌回流反应4～5小时，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，再用5％的盐酸水溶液洗涤反应产物，最后抽滤，滤饼真空干燥得到基于L-苯丙氨酸的酰亚胺二酸单体；
2)在N2保护下，将小分子二胺单体、聚氧乙烯二胺和步骤1)所得基于L-苯丙氨酸的酰亚胺二酸单体加入熔融的四丁基溴化铵中，待溶解形成均相溶液后逐滴加入亚磷酸三苯酯，然后将反应体系升温至110～120℃反应2.5～3h，反应结束后向体系中逐滴加入无水乙醇至析出固体，搅拌析出产物，产物经洗涤，抽滤，滤饼真空干燥得到衍生于L-苯丙氨酸的聚酰胺酰亚胺-聚乙二醇共聚物。


3.根据权利要求2所述的衍生于...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴红莲，胡亚萍，张杰克，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42