一种自适应生物基聚氨酯多孔复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种自适应生物基聚氨酯多孔复合材料及其制备方法和应用，包括：S1：对合成聚氨酯预聚物的原材料进行干燥处理；S2：将干燥处理后的原材料进行预聚反应，获取生物基聚氨酯预聚体；S3：将生物基聚氨酯预聚体进行保存处理；S4：将伯羟基二元醇与预配置的明胶溶液进行混合；S5：将复合发泡剂进行保存处理；S6：对保存的生物基聚氨酯预聚体和复合发泡剂进行灭菌处理；S7：将灭菌处理后的生物基聚氨酯预聚体和复合发泡剂进行预处理和混合处理，获取自适应生物基聚氨酯多孔复合材料，本发明专利技术通过调控其成分与反应条件，使其在发泡反应时更快的成型，且成型后的材料具有更快的降解性，降解产物无毒性。降解产物无毒性。降解产物无毒性。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应生物基聚氨酯多孔复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物材料
，尤其涉及一种自适应生物基聚氨酯多孔复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]骨关节病是危害人类健康的主要疾病之一，其中软骨损伤越来越成为骨关节病的主要问题。关节软骨是一种缺乏血管、淋巴管和神经的组织，软骨受到损伤后可以有限地修复，但这种修复无法使软骨恢复到损伤前的状态，其生物力学性能较低无法承受过度载荷，从而造成了新生软骨再次破坏以至于缺损的软骨组织很难通过自我修复来达到治愈的目的。基于这些问题，如何实现软骨的修复和治疗一直是临床和材料科学的研究热点。组织工程是修复受损组织或器官的有效方法，然而传统制备工艺如静电纺丝法、3D打印法、冷冻干燥法等制备的组织工程支架难以精确地符合损伤部位的复杂形状，这也会造成植入支架后缺损部位的载荷不均匀，对新生的软骨生长不利。因此将可注射材料与组织工程相结合，在软骨缺损处原位生成组织工程支架为软骨修复提供了全新的发展方向思路。将软骨修复支架直接注射到缺损部位原位成型，通过对材料进行改性等方式使修复支架的理化性质、生物相容性等更符合软骨修复的要求，最终使缺损的软骨组织被修复。
[0003]将泡沫聚氨酯作为组织工程支架修复缺损组织已经有大量的研究。成型后的泡沫聚氨酯材料具有海绵状多孔结构，对细胞迁移粘附组织生长十分有利；同时其弹性等力学性能很优异，很适合用于软骨修复；另外，泡沫聚氨酯具备原位发泡的特点，在使用过程中非常灵活；成型后的泡沫聚氨酯良好的生物相容性已经被大量实验证实。这些性质使泡沫聚氨酯用于体内缺损处原位发泡成型，修复骨/软骨等缺损组织成为可能，但存在以下几个问题：首先传统泡沫聚氨酯材料的制备通常使用催化剂，这给泡沫聚氨酯直接用于体内原位发泡成型带来了一定的风险；其次传统聚氨酯材料存在的降解速率低的特点，同时发泡成型后的泡沫聚氨酯最外层是封闭的，植入体内后细胞长期无法进入材料内部大量的孔隙中；最重要的是泡沫聚氨酯在成型固化前通常具有一定毒性，这成了泡沫聚氨酯用于植入体内直接发泡成型的最大阻碍。
[0004]聚氨酯在体内直接发泡的毒性来源于材料成型前聚氨酯预聚物中大量的
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NCO，若仅采用纯水作为发泡剂会使材料在体内成型的时间很长，由此让
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NCO在体内滞留更长的时间，更重要的是
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NCO会扩散至植入区域周围的体液中并接触组织，带来一系列严重后果。
[0005]因此，有必要研究一种自适应生物基聚氨酯多孔复合材料及其制备方法和应用来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种自适应生物基聚氨酯多孔复合材料及其制备方法和应用，尤其涉及一种可注射的原位发泡可降解自适应生物基聚氨酯多孔复合材料及其制备方法和应用，可以在不使用催化剂的条件下，通过调控其成分与反应条件，使其在发泡反应
时更快的成型，且成型后的材料具有更快的降解性，降解产物无毒性。
[0007]一方面，本专利技术提供一种自适应生物基聚氨酯多孔复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0008]S1：对原料进行预处理后进行预聚反应，获取生物基聚氨酯预聚体并保存；
[0009]S2：制备复合发泡剂并保存；
[0010]S3：对S1中和S2中的生物基聚氨酯预聚体和复合发泡剂进行灭菌处理；
[0011]S4：将灭菌处理后的生物基聚氨酯预聚体和复合发泡剂进行预处理和混合处理，获取自适应生物基聚氨酯多孔复合材料。
[0012]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S1具体包括：
[0013]S11：对合成聚氨酯预聚物的原材料进行干燥处理；
[0014]S12：将干燥处理后的原材料进行预聚反应，获取生物基聚氨酯预聚体；
[0015]S13：将生物基聚氨酯预聚体进行保存处理；
[0016]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述原材料包括聚乙二醇和蓖麻油聚氧乙烯醚，所述S11中干燥处理过程具体为：采用减压蒸馏法对聚乙二醇和蓖麻油聚氧乙烯醚进行干燥。
[0017]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S12中进行预聚反应过程具体为：注入氮气并搅拌升温，稳定后注入异佛尔酮二异氰酸酯，同时不断调整聚乙二醇和蓖麻油聚氧乙烯醚的比例，进行预聚反应获得生物基聚氨酯预聚体，反应时间为2～3h。
[0018]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S2具体包括：
[0019]S21：将伯羟基二元醇与预配置的明胶溶液进行混合，制备复合发泡剂；
[0020]S22：将复合发泡剂进行保存处理。
[0021]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，
[0022]所述S21中预配置的明胶溶液制备方法具体为：
[0023]将水溶性生物大分子放入36℃
‑
38℃去离子水中电磁搅拌1～2h，静置1～2h，获取预配置的明胶溶液，预配置的明胶溶液浓度为40～80g/L，所述水溶性生物大分子明胶、多肽和海藻酸钠；
[0024]所述S21中制备过程具体为：
[0025]将伯羟基二元醇溶入预配置的明胶溶液中，调整伯羟基二元醇浓度为20～40g/L，将制备的溶液电磁搅拌1h，并置于强力超声机中，室温下超声处理15
‑
25分钟，获取复合发泡剂。
[0026]所述S22中保存处理具体为：隔绝水分常温保存或低于常温较长时间保存，所述S5中处理为放置在3℃
‑
5℃冰箱中冷藏。
[0027]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S3中灭菌处理为：在密封的容器中使用γCo
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60辐照灭菌，灭菌后将生物基聚氨酯预聚体和复合发泡剂放置在3℃
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5℃冰箱中冷藏保存。
[0028]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S4中预
处理过程为：将固态的生物基聚氨酯预聚体和复合发泡剂放入保温箱，36℃
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38℃保温1h使其融化成为流动性较强的液态；
[0029]混合处理过程为：将生物基聚氨酯预聚物和复合发泡剂以2：1的比例进行混合，获取混合材料，立即高速搅拌混合材料，搅拌速度500～800r/min，搅拌时间1～2min，混合材料由透明液体变为乳白色液体状态，即为自适应生物基聚氨酯多孔复合材料。
[0030]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种自适应生物基聚氨酯多孔复合材料，通过所述的制备方法制备而成，所述自适应生物基聚氨酯多孔复合材料能够快速发泡形成具有类似骨小梁结构的多孔支架，保持力学性能。
[0031]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种自适应生物基聚氨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应生物基聚氨酯多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：S1：对原料进行预处理后进行预聚反应，获取生物基聚氨酯预聚体并保存；S2：制备复合发泡剂并保存；S3：对S1中和S2中的生物基聚氨酯预聚体和复合发泡剂进行灭菌处理；S4：将灭菌处理后的生物基聚氨酯预聚体和复合发泡剂进行预处理和混合处理，获取自适应生物基聚氨酯多孔复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1具体包括：S11：对合成聚氨酯预聚物的原材料进行干燥处理；S12：将干燥处理后的原材料进行预聚反应，获取生物基聚氨酯预聚体；S13：将生物基聚氨酯预聚体进行保存处理。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述原材料包括聚乙二醇和蓖麻油聚氧乙烯醚，所述S11中干燥处理过程具体为：采用减压蒸馏法对聚乙二醇和蓖麻油聚氧乙烯醚进行干燥。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述S12中进行预聚反应过程具体为：注入氮气并搅拌升温，稳定后注入异佛尔酮二异氰酸酯，同时不断调整聚乙二醇和蓖麻油聚氧乙烯醚的比例，进行预聚反应获得生物基聚氨酯预聚体，反应时间为2～3h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S2具体包括：S21：将伯羟基二元醇与预配置的明胶溶液进行混合，制备复合发泡剂；S22：将复合发泡剂进行保存处理。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述S21中预配置的明胶溶液制备方法具体为：将水溶性生物大分子放入36℃
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38℃去离子水中电磁搅拌1～2h，静置1～2h，获取预配置的明胶溶液，预配置的明胶溶液浓度为40～80g/L，所述水溶性生物大分子明胶、多肽和...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑裕东，阿不都热合曼，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：