凝胶的制作方法

专利名称：凝胶的制作方法
技术领域：
本发明涉及含硅的生物稳定的凝胶及其制备方法。这种凝胶具有特定的性质，使所述凝胶能用于制备和修复生物材料以及医疗器件、制品或植入物，特别是制备软组织植入物如乳房植入物，以及修复矫形关节如脊椎盘。
背景技术：
聚合物凝胶是半固体的体系，其在一定环境下以液体样方式进行响应，但是它们的分子相互独立，不发生运动，因此在其它环境下其性能类似于固体。
凝胶可以合成为物理凝胶(physical gel)，其交联的网状结构可以被非反应性液体溶胀。不存在这种溶胀介质时，交联的网状结构会是固体。目前在乳房植入物中使用的有机硅凝胶(silicone gel)是物理凝胶，其中交联的聚二甲基硅氧烷(PDMS)体系被非反应性的低分子量的PDMS溶胀。这些凝胶的本性是易于泄漏低分子的液体PDMS，并含有重金属催化剂如铂和锡，这些重金属在体内会从植入物中浸出。
水凝胶是物理凝胶的其它例子，在交联的网状结构中的亲水基团能吸引水分子并被水溶胀。在物理凝胶中，溶胀介质的重量份数可高达90％。这种溶胀介质可以被大多数溶剂和生物流体从凝胶中提取出来。
因此，需要一种能模仿PDMS基的物理凝胶的性能，但是化学配制的凝胶，以避免物理凝胶的复杂化。
发明概述根据本发明，提供了一种凝胶，该凝胶包含至少一种含硅的生物稳定的聚合物，所述聚合物的平均官能度为2-5，优选2.05-3.5，更优选2.1-3.25。
生物稳定的聚合物优选是聚氨酯或聚氨酯脲。
在一个实施方式中，所述聚氨酯或聚氨酯脲是以下物质的反应产物(a)至少一种含硅的多元醇或具有一个或多个官能团的聚胺；
(b)聚异氰酸酯。
在另一个实施方式中，上面定义的聚氨酯或聚氨酯脲还可以是(c)的反应产物(c)至少一种有一个或多个官能团的不含硅的化合物。
本发明还提供了制备上面定义的聚氨酯或聚氨酯脲的方法，该方法包括以下步骤(i)对上面定义的组分(a)、(b)和(c)(存在时)进行混合。
在另一个实施方式中，制备上面定义的聚氨酯或聚氨酯脲的方法包括以下步骤(i)使上面定义的组分(a)与(b)反应，形成有活性聚异氰酸酯端基的预聚物；以及(ii)将步骤(i)的预聚物与上面定义的组分(c)(存在时)混合。
在又一个实施方式中，制备上面定义的聚氨酯或聚氨酯脲的方法包括以下步骤(i)将上面定义的组分(a)和(b)和(c)(存在时)与光引发剂混合；以及(ii)对该混合物进行UV辐照。
上面定义的某些含硅的多元醇(a)是新颖的，并构成本发明的部分。
根据本发明，提供了下面结构式(I)或(II)的含硅的多元醇或聚胺
式中，R1和R2独立地选自任选被OH或NR’R”取代的C1-6亚烷基，其中，R’和R”独立地选自H、CO2H和C1-6烷基；R3至R8独立地选自任选被O间断和任选被OH或NR’R”取代的C1-6烷基和C1-6亚烷基，其中R’和R”如上定义；R9是C1-4烷基；R10是任选取代的C1-4烷基或 其中，R1和R9如上定义；x为5-30；y为1-10；n为1-10。
本发明还提供了制备上面定义的结构式(I)或(II)的含硅的多元醇的方法，该方法包括以下步骤(i)使下面结构式(A)或(B)的化合物与下面结构式(C)的化合物反应； 式中，R3至R10和x如上定义，y′为0-10；
(ii)使步骤(i)的产物进行硅氢化(hydrosilation)。
本发明的凝胶具有粘弹性质和天然组织的感觉，适合例如软组织植入物的凝胶用途，如乳房植入物。这些凝胶的可提取水平很低，以凝胶总重量为基准，优选小于35％，更优选小于30％，最优选小于21％。
因此，本发明还提供了完全或者部分由上述限定的凝胶构成的生物材料、器件、制品或植入物。
本发明还提供了包含上述凝胶的用作医学植入物的填充材料。
发明详述本发明的包含至少一种含硅生物稳定的聚合物的凝胶是一种化学凝胶。在形成交联的网状结构时，使反应基团在反应过程中处于良好平衡，然后该网状结构开始玻璃化，结束时为硬质固体。如果在反应基团中产生不平衡而使反应不能进行完全，则产生非化学计量的体系，该体系能够凝胶化。因此，一种反应基团为过量的并保持不完全反应。这种过量的作用类似于物理凝胶中的非反应性的溶胀介质。但是，与溶胀剂相比，通常配制较少量的未反应物质来达到类似于物理凝胶的效果，而这又意味着较少的可提取物质。本发明凝胶中可提取物的水平，以凝胶总重量为基准，优选小于35％，更优选小于30％，最优选小于21％。
术语“可提取物”指凝胶中未反应的部分，通常是流体，能在38℃的体温下从凝胶自由迁移出来，更具体地，该术语指凝胶中在20-40℃温度范围可以被有机溶剂提取的未反应的流体部分。
术语“生物稳定的”指聚合物与活的动物或人的细胞和/或体液接触时的稳定性。
术语聚合物体系的“平均官能度”指对所有类型单体分子，每个单体的官能团的平均数量，可由下面公式限定
favg=ΣinifiΣini]]>该公式中ni是具有官能团fi的单体i的分子数量。
凝胶的平均官能度优选在2.05-3.5范围，更优选2.1-3.25。
生物稳定的聚合物可以是聚氨酯、聚氨酯脲、聚烯烃、聚酯、聚四氟乙烯或聚甲基丙烯酸酯类，如聚(甲基丙烯酸甲酯)。
生物稳定的聚合物优选是聚氨酯或聚氨酯脲。
聚氨酯或聚氨酯脲可以由含硅的多元醇或具有一个或多个官能团的聚胺(a)、聚异氰酸酯(b)和任选的有一个或多个官能团的不含硅化合物(c)形成。
组分(a)和(c)的官能团可以是能与异氰酸酯基反应的任何基团，优选自OH、NR’R”，其中R’和R”可以相同或不同，并选自H、CO2H和C1-6烷基，优选是H和C1-4烷基，或者是能被自由基引发而活化的基团，如双键或三键。
含硅的多元醇或聚胺(a)可以具有一个或多个官能团，只要生物稳定的聚合物的平均官能度在1-5的范围。
合适的含硅的多元醇或聚胺(a)包括上面定义的结构式(I)或(II)的化合物、聚硅氧烷或含硅的聚碳酸酯。
结构式(I)的化合物的代表例如下

结构式(I)的化合物的分子量优选为400-5000。应理解，在此所列的分子量数值是“数均分子量”。
结构式(II)的化合物的代表例如下 结构式(II)的化合物的分子量优选为1000-5000。
聚硅氧烷的末端可以是羟基或胺。合适的聚硅氧烷大二醇(macrodiol)或大二胺(macrodiamine)可以由结构式(III)表示 式中，A和A′是OH或NHR，其中的R是H或任选取代的直链、支链或环状的饱和或不饱和的烃基，优选C1-6烷基，更优选C1-4烷基；R11、R12、R13和R14可以相同或不同，选自氢或者任选取代的直链、支链或环状的饱和或不饱和的烃基；R15和R16可以相同或不同，选自任选取代的直链、支链或环状的亚烷基、亚烯基、亚炔基或杂环二价基团；p是大于或等于1的整数。
优选的聚硅氧烷是聚硅氧烷大二醇，它是结构式(III)中的A和A′都是羟基的聚合物。
优选的聚硅氧烷是PDMS，它由结构式(III)表示，且式(III)中的A和A′都是羟基，R11至R14是甲基，R15和R16如上所定义。优选R15和R16是相同的或不同的，并选自亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、乙氧基丙基(-CH2CH2OCH2CH2CH2-)、丙氧基丙基和丁氧基丙基。
结构式(III)的其它含硅二醇是1，3-二(4-羟基丁基)四甲基二硅氧烷(BHTD)(结构式(III)的化合物，其中A和A′都是OH，R11、R12、R13和R14是甲基，R15和R16是丁基，R17是O)、1，4-二(3-羟基丙基)四甲基二甲硅烷基乙烯(结构式(III)的化合物，其中A和A’都是OH，R1、R12、R13和R14是甲基，R15和R16是丙基，R17是亚乙基)和1，4-二(3-羟基丙基)四甲基二硅氧烷，更优选BHTD。
聚硅氧烷可以以市售产品如X-22-160AS(来自日本的Shin Etsu)，或者按照已知方法制备。聚硅氧烷大二醇的优选分子量范围为200-6000，更优选200-5000。
其它优选的聚硅氧烷是聚硅氧烷大二胺(macrodiamines)，它是结构式(III)中A是NH2的聚合物，例如氨基封端的PDMS。
合适的含硅聚碳酸酯包括国际专利公开WO 98/54242中所述的那些聚合物，该文献内容参考结合于本文。
优选的含硅聚碳酸酯具有下面结构式(IV) 式中R11、R12、R13、R14和R15的定于与上面结构式(III)中的定义相同；R16是任选取代的直链、支链或环状亚烷基、亚烯基、亚炔基或杂环二价基团；R17是二价连接基团，优选是O、S或NR18；R18和R19可以相同或不同，并选自氢或任选取代的直链、支链或环状的饱和或不饱和的二价烃基；A和A’按照上面结构式(III)中的定义；m、y和z是0或大于0的整数；x是0或大于0的整数。
优选的是，z是0-50的整数，x是1-50的整数。对于m来说，合适的数值形式包括0-20，更优选0-10。对y的优选数值为0-10，更优选0-2。
优选的含硅聚碳酸酯是结构式(IV)的化合物，其中A和A’是羟基。
特别优选的含硅聚碳酸酯大二醇是结构式(IV)表示的化合物，且式(IV)中的A和A’是羟基，R11、R12、R13和R14是甲基，R18是乙基，R19是己基，R15和R16是丙基，或R14是丁基，R17是0或-CH2-CH2-，更优选当R17是O时，R5和R16是丙基，当R17是-CH2-CH2-时，R15和R16是丁基。硅基的聚碳酸酯大二醇的优选分子量范围为400-5000，更优选400-2000。
术语“聚异氰酸酯”指二异氰酸酯或更高的异氰酸酯，如聚4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。聚异氰酸酯优选是脂族或芳族的二异氰酸酯，如MDI、亚甲基二环己基二异氰酸酯(H12MDI)、对-苯二异氰酸酯(p-PDI)、反-环己烷-1，4-二异氰酸酯(CHDI)、1，6-二异氰酸根合己烷(diisocyanatohexane)(DICH)、1，5-二异氰酸萘酯(diisocyanatonaphthalene)(NDI)、对-四甲基二甲苯二异氰酸酯(para-tetramethylxylenediisocynate)(p-TMXDI)、间-四甲基二甲苯二异氰酸酯(m-TMXDI)、2，4-甲苯二异氰酸酯(2，4-TDI)，它们的异构体或混合物，或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。特别优选的是MDI。
有一个或多个官能团的不含硅的化合物(c)可以是聚醚、聚碳酸酯、聚链烯或C1-6烷烃。
聚醚和聚碳酸酯可含有羟基或胺官能团。
合适的聚醚大二醇和大二胺包括由下面通式(V)表示的那些聚合物A-[(CH2)m-O]n-A′(V)式中A和A’按照上面结构式(III)中定义，是OH或NHR，其中的R是H或任选取代的直链、支链或环状的饱和或不饱和的烃基，优选C1-6烷基，更优选C1-4烷基；m是大于或等于4的整数，优选5-18；n是2-50的整数。
相对常规的聚亚丁基氧化物(polytetramethylene oxide)(PTMO)，优选结构式(V)中m大于或等于5的聚醚大二醇，如聚亚己基氧化物(polyhexamethyleneoxide)(PHMO)、聚亚庚基氧化物(polyheptamethylene oxide)、聚亚辛氧化物(polyoctamethylene oxide)(POMO)和聚亚癸基氧化物(polydecamethyleneoxide)(PDMO)。更优选的大二醇和其制备方法在Gunatillake等3和美国专利5403912中描述。特别优选使用在这些文献中所述的聚醚如PHMO，因为它们的疏水性大于PTMO，能与聚硅氧烷大二醇更好相容。
三官能和四官能的聚醚例子包括Voranol，它是一种聚醚三醇，由甘油和环氧丙烷分别与N，N，N′-三(2-羟基丙基)-N′-羟基乙基乙二胺(Poly Q)进行碱催化反应制备。
聚醚的优选分子量范围为200-5000，更优选200-2000。
合适的聚碳酸酯大二醇包括聚(碳酸亚烃酯)，如聚(碳酸己二酯(hexamethylenecarbonate))和聚(碳酸癸二酯(decamethylene carbonate)；通过碳酸亚烃酯与烷二醇如1，4-丁二醇、1，10-癸二醇(DD)、1，6-己二醇(HD)和/或2，2-二乙基-1，3-丙二醇(DEPD)反应制备的聚碳酸酯；和通过碳酸亚烃酯与1，3-二(4-羟基丁基)-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷(BHTD)和/或烷二醇反应制备的硅基的聚碳酸酯。
应理解，当聚醚和聚碳酸酯大二醇同时存在时，它们可以是混合物或者共聚物形式。合适的共聚物的例子是由下面结构式(VI)表示的共聚(醚碳酸酯)大二醇 式中R1和R2可以相同或不同，并选自任选取代的直链、支链或环状亚烷基、亚烯基、亚炔基或杂环二价基团；p和q是1-20的整数。
虽然上面结构式(VI)的化合物表示是碳酸酯基和醚基的嵌段，但应理解，它们也可以无规分布在主结构中。
具有一个或多个官能团的C1-6烷烃的例子包括甲烷二醇(methane-diol)、丁烷二醇(butane-diol)或者己烷二醇(hexane-diol)。
一个实施方式中，组分(a)和(c)可以是含硅的多元醇与有不同数量官能团的不含硅多元醇的组合。例如，组分(c)可以含有三官能聚醚和四官能聚醚的组合。
组分(a)、(b)和(c)优选进行混合，使NCO/OH或NH2的比值小于1，更优选为0.4-0.7，以提供合适的流变学响应。
在适合于乳房植入物应用的特别优选的实施方式中，凝胶是下面反应产物的聚氨酯脲(a)具有2-4个官能团的含硅多元醇，即PDMS(MW 1000)以及结构式(Id)的一种或多种化合物(MW 1210)、结构式(IIa)的化合物(MW 1150)、结构式(Ic)的化合物(MW 430)和结构式(IIb)的化合物(MW 1520)；(b)二异氰酸酯，即MDI。
术语“亚烷基”是“烷基”的二价基团等价体。将亚烷基与相邻基团相连的两个键可来自该二价基团上的同一个碳原子或不同碳原子。
“烃基”可包括烷基、烯基、炔基、芳基或杂环基。
术语“烷基”指直链、支链或单环或多环的烷基，优选C1-12烷基或环烷基，更优选C1-6烷基，最优选C1-4烷基。直链和支链烷基的例子包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、仲戊基、1，2-二甲基丙基、1，1-二甲基丙基、戊基、新戊基、己基、4-甲基戊基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、1，1-二甲基丁基、2，2-二甲基丁基、3，3-二甲基丁基、1，2-二甲基丁基、1，3-二甲基丁基、1，2，2-三甲基丙基、1，1，2-三甲基丙基、庚基、5-甲基己基、1-甲基己基、2，2-二甲基戊基、3，3-二甲基戊基、4，4-二甲基戊基、1，2-二甲基戊基、1，3-二甲基戊基、1，4-二甲基戊基、1，2，3-三甲基丁基、1，1，2-三甲基丁基、1，1，3-三甲基丁基、辛基、6-甲基庚基、1-甲基庚基、1，1，3，3-四甲基丁基、壬基、1-、2-、3-、4-、5-、6-或7-甲基辛基、1-、2-、3-、4-或5-乙基庚基、1-、2-或3-丙基己基、癸基、1-、2-、3-、4-、5-、6-、7-和8-甲基壬基、1-、2-、3-、4-、5-或6-乙基辛基、1-、2-、3-或4-丙基庚基、十一烷基、1-、2-、3-、4-、5-、6-、7-、8-或9-甲基癸基、1-、2-、3-、4-、5-、6-或7-乙基壬基、1-、2-、3-、4-或5-丙基辛基、1-、2-或3-丁基庚基、1-戊基己基、十二烷基、1-、2-、3-、4-、5-、6-、7-、8-、9-或10-甲基十一烷基、1-、2-、3-、4-、5-、6-、7-或8-乙基癸基、1-、2-、3-、4-、5-或6-丙基壬基、1-、2-、3-或4-丁基辛基、1，2-戊基庚基等。环烷基的例子包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基等。
术语“烯基”指由具有至少一个双键的直链、支链或单环或多环烃基形成的基团，优选C2-12烯基，更优选C2-6烯基。烯基可以具有E或Z立体化学。烯基的例子包括乙烯基、烯丙基、1-甲基乙烯基、丁烯基、异丁烯基、3-甲基-2-丁烯基，1-戊烯基、环戊烯基、1-甲基-环戊烯基、1-己烯基、3-己烯基、环己烯基、1-庚烯基、3-庚烯基、1-辛烯基、环辛烯基、1-壬烯基、2-壬烯基、3-壬烯基、1-癸烯基、3-癸烯基、1，3-丁二烯基、1，4-戊二烯基、1，3-环戊二烯基、1，3-己二烯基、1，4-己二烯基、1，3-环己二烯基、1，4-环己二烯基、1，3-环庚二烯基、1，3，5-环庚三烯基、1，3，5，7-(环辛四烯基)等。
术语“炔基”指由具有至少一个三键的直链、支链或单环或多环烃基形成的基团。炔基的例子包括乙炔基、1-丙炔基、1-和2-丁炔基、2-甲基-2-丙炔基、2-戊炔基、3-戊炔基、4-戊炔基、2-己炔基、3-己炔基、4-己炔基、5-己炔基、10-十一炔基、4-乙基-1-辛炔3-基、7-十二炔基、9-十二炔基、10-十二炔基、3-甲基-1-十二炔-3-基、2-十三炔基、11-十三炔基、3-十四炔基、7-十六炔基、3-十八炔基等。
术语“芳基”指芳烃的单核、多核的共轭和稠合的残基。芳基的例子包括苯基，联苯，三联苯，四苯基(quaterphenyl)，苯氧基苯基，萘基，四氢萘基，蒽基，-二氢蒽基，苯并蒽基，二苯并蒽基，菲基等。
术语“杂环基”指含至少一个选自氮、硫和氧的杂原子的单环或多环杂环基。合适的杂环基包括含N杂环基，如，含有1-4个氮原子的不饱和的3-6元杂单环基，例如，吡咯基，吡咯啉基、咪唑基、吡唑基、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、哒嗪基、三唑基或四唑基；含有1-4个氮原子的饱和的3-6元杂单环基，如吡咯烷基、咪唑烷基、哌啶子基或哌嗪基；含有1-5个氮原子的不饱和的缩合杂环基，如吲哚基、异吲哚基、中氮茚基、苯并咪唑基、喹啉基、异喹啉基、吲唑基、苯并三唑基或四唑并哒嗪基；含氧原子的不饱和的3-6元杂单环基，如吡喃或呋喃基；含1个或2个硫原子的不饱和的3-6元杂单环基，如噻吩基；含1-2个氧原子和1-3个氮原子的不饱和的3-6元杂单环基，如噁唑基、异噁唑基或噁二唑基；含1-2个氧原子和1-3个氮原子的饱和的3-6元杂单环基，如吗啉基；含1-2个氧原子和1-3个氮原子的不饱和的缩合杂环基，如苯并噁唑基或苯并噁二唑基；含1-2个硫原子和1-3个氮原子的不饱和的3-6元杂单环基，如噻唑基或者噻二唑基；含1-2个硫原子和1-3个氮原子的饱和的3-6元杂单环基，如噻二唑基；以及含1-2个硫原子和1-3的氮原子的不饱和的缩合杂环基，如苯并噻唑基或苯并噻二唑基。
在本说明书中，“任选取代的”表示一个基团可以进一步被一个或多个选自以下的基团取代或不取代氧、氮、硫、烷基、烯基、炔基、芳基、卤素、卤代烷基、卤代烯基、卤代炔基、卤代芳基、羟基、烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基、羧基、苄氧基、卤代烷氧基、卤代烯氧基、卤代炔氧基、卤代芳氧基、硝基、硝基烷基、硝基烯基、硝基炔基、硝基芳基、硝基杂环基、叠氮基、氨基、烷基氨基、烯基氨基、炔基氨基、芳基氨基、苄基氨基、酰基、烯基酰基、炔基酰基、芳基酰基、酰基氨基、酰氧基、醛基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、烷基磺酰基氨基、芳基磺酰基氨基、烷基磺酰氧基、芳基磺酰氧基、杂环基、杂环氧基、杂环基氨基、卤代杂环基、烷基亚磺酰基(sulphenyl)、芳基亚磺酰基、烷氧羰基、芳氧羰基、巯基、烷硫基、芳硫基、酰硫基(acylthio)等。
本发明的聚氨酯可以采用制备聚氨酯领域的技术人员熟知的任何方法进行制备。这些方法包括一步法或者两步法。聚合反应可以在常规设备中进行，或者在反应注塑或混合设备的腔体(confines)内进行。
在一步法中，将适当量的组分(a)、(b)和(c)(如果存在)混合。该混合物通过在约70℃的烘箱内加热进行固化。
在另一种一步法中，将组分(a)和(c)(存在时)缓慢加入到组分(b)中。还发现，组分(a)和(c)的添加顺序可能会影响凝胶的性质。
聚氨酯还可以采用两步法制备，该方法中，通过使组分(a)与(b)反应，制备具有活性聚异氰酸酯端基的预聚物。然后，该预聚物与存在时的组分(c)反应。
聚氨酯还可以通过UV固化来制备，该方法涉及在组分(a)、(b)和(c)中加入光引发剂，随后辐照UV辐射。
如果需要，在制备时，可以在生物稳定的聚合物中加入常规聚氨酯的加工助剂，如催化剂，例如二丁基二月桂酸锡(DBTD)、氧化亚锡(SO)，1，8-二氮杂双环[5，4，0]十一碳-7-烯(DABU)、1，3-二乙酰氧基-1，1，3，3-四丁基二锡氧烷(stannoxane)(DTDS)、1，4-二氮杂-(2，2，2)-二环辛烷(DABCO)、N，N，N′，N′-四甲基丁二胺(TMBD)和二甲基二月桂酸锡(DMTD)；抗氧化剂，例如Irganox(注册商标)；自由基引发剂，例如三壬基苯基亚磷酸酯(TNPP)；稳定剂；润滑剂，例如Irgawax(注册商标)；染料；颜料；无机和/或有机填料；增强材料；引发剂如光引发剂，例如，Iragacure 819。这些添加剂优选在本发明的步骤(i)时加入，加入量最多为凝胶总重量的10％，优选最多5％，更优选小于或等于2％。
本发明的聚氨酯特别能用于制备生物材料和医疗器件、制品或植入物。
术语“生物材料”指能在与活的动物或人的细胞和/或体液接触的情况下使用的材料。
医疗器件、制品或植入物可以包括软组织植入物，设计成用来替代或增大组织如乳房组织、睾丸组织、软骨、肌肉和除牙齿和骨头外的任何结缔组织；矫形关节或关节部分，包括脊椎盘和小关节；骨固定缝线；面重建外科；控制药物释放装置；在锁眼手术(key hole surgery)中的部件；生物传感器；用于插入医疗器件、输液和流动控制器件的工具和附件；以及尿道、神经系统或脉管增大剂。
对本发明的描述中，除了因为要表达语言或者必需的暗示而在上下文中需要的情况外，使用的词语“包括”或变体，如“包含”，为包含的含义，即详细说明指定特征的存在，但是不排除在本发明的各种实施方式还存在或加入了进一步的特征。
实施例参考下面的非限制性实施例描述本发明。
物理性质测试生物稳定性凝胶的生物稳定性可通过加入大量硅来实现。
流变性天然的感觉和形态稳定性都与流变学因素相关。良好的蠕变-恢复(creep-recovery)性能说明了这种感觉或弹性。按照频率扫描测定，在流变仪上测定的储能模量(G’)和损耗模量(G”)的参数描述了形态稳定性。在低频(0.01s-1至1s-1)时G’＞G”意味形态稳定。
蠕变恢复&频率扫描分析的过程蠕变恢复是采用Haake RheoStress 1流变仪进行测定。在压缩空气的气氛下进行初始化过程后，对平行板进行零点测定。装载样品并设定间隙位置。
在37℃进行该蠕变恢复分析。在实际试验开始之前对样品进行热稳定300秒，以确保温度平衡。该试验在10Pa力下进行，持续60秒，由J(1/Pa，顺从性)对t(s)的曲线获得蠕变恢复结果。
对频率扫描测试，在对样品进行微调后，在类似的温度平衡条件下，于37℃进行该实验。该实验在0.01Hz至10Hz的频率范围进行。该频率扫描提供了样品的结构状况。由G’、G”(Pa)和η*(Pa s)对f(Hz)曲线的形状可以简便区分颗粒溶液(particle solution)、缠结的溶液(entangled solution)(糊料)和三维网状结构(凝胶)。
可提取物按照Soxhlet提取方法测定在己烷中24小时后的提取物，表明对硅胶约50％的平均值。
提取过程该提取过程涉及了五种装置冷凝器，soxhlet提取器管，提取用套管、250mL圆底烧瓶和加热罩。提取过程如下进行●对250mL圆底(R.B.)烧瓶精确称重。
●向该R.B.烧瓶中倒入约160mL己烷。
●在套管中放入已知量的凝胶样品，并将该套管置于soxhlet提取器的管中。
●将R.B.烧瓶与soxhlet提取器的管下端相配，冷凝器与该管的上端相配●使凝胶样品在己烷中回流22小时。
●在提取周期结束时，将己烷中的可提取物收集在R.B.烧瓶中。
●使用旋转蒸发器除去己烷。
●对含有可提取物的残余物的R.B.烧瓶精确称重。
●由进行提取的凝胶的重量计算出提取物残余物的量。
●得出的结果以重量损失％记录。
基本方法配制凝胶的方法涉及利用在PDMS分子中包括不饱和的或双键的反应物中的各种官能团引发交联，然后使用紫外光源或其它方法使双键起反应。
用于合成凝胶的反应物用于合成凝胶的反应物包括MDI形式的二异氰酸酯和官能度为1-4的羟基封端的不同的多元醇。反应物列于下面表1表1

上述反应物中某些可以购得，但是含硅的多官能多元醇不能购得，已在下面实施例A至E中合成。
实施例A此实施例说明制备制备统计比例(1∶2∶1)的以下物质的混合物α，ω-二(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Ia)、α-(羟基乙氧基丙基)-ω-(6，7-二羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Ib)和α，ω-二(6，7-二羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Ic)。
将276.00g八甲基环四硅氧烷(D4)和125.00g 1，1，3，3-四甲基二硅氧烷(TMDS)在有磁力搅拌棒的玻璃瓶中进行混合。在该混合物中加入0.71g三氟甲磺酸，该玻璃瓶用不透空气的盖密封。加入20g碳酸钠后，混合物于室温剧烈搅拌6小时。将玻璃瓶再次密封并搅拌过夜，之后，滤出碳酸钠，获得388.58g氢化物(hydride)封端的PDMS中间体。
1升的三颈圆底烧瓶配备有水冷的冷凝器，该冷凝器上装有硅胶干燥管，250-mL压力补偿滴加漏斗和温度计，在该烧瓶中放入310g上面制备的氢化物封端的PDMS中间体和300mL无水甲苯。对混合物进行搅拌的同时加热至60℃。在混合物中加入2mL Karstedt催化剂的甲苯溶液(含36.8×10-6摩尔Pt/mL)。将76.64g2-烯丙氧基乙醇和95.29g 3-烯丙氧基-1，2-丙二醇的混合物通过滴加漏斗逐滴加入到上面混合物中。滴加完成需30分钟时间，在此期间混合物温度上升到116℃，之后，反应混合物在80℃保持18小时。通过红外光谱检测硅烷化氢(silanic hydogen)含量。检测不到衡量硅烷化氢时，可认为反应完全。使反应混合物冷却至室温，搅拌下用15g活性碳处理18小时。反应混合物通过硅藻土进行过滤，除去活性碳。用旋转蒸发器，在80℃和20托减压下除去甲苯。将混合物转移到kugelrohr-蒸馏装置中，于130℃和1×10-3托减压下汽提出低分子量物质，获得338.73g统计比例(1∶2∶1)的以下物质的混合物α，ω-二(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Ia)、α-(羟基乙氧基丙基)-ω-(6，7-二羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Ib)和α，ω-二(6，7-二羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Ic)，该混合物为无色油状物(n＝4.893，MW 767)。
实施例B此实施例显示了制备羟基乙氧基丙基端基的9.09％-(羟基乙氧基丙基甲基硅氧烷)(二甲基硅氧烷)共聚物(Id)。
将296.64g D4、30.67g 1，3，5，7-四甲基环四硅氧烷和67.17g TMDS在有磁力搅拌棒的玻璃瓶中进行混合。在该混合物中加入0.61g三氟甲磺酸，该玻璃瓶用不透空气的盖密封。加入10g碳酸钠后，混合物于室温剧烈搅拌18小时。将玻璃瓶再次密封并搅拌6小时，之后，滤出碳酸钠，获得384.50g氢化物封端的(甲基氢硅氧烷)(二甲基硅氧烷)共聚物中间体。
1升的三颈圆底烧瓶配备有水冷的冷凝器，该冷凝器上装有硅胶干燥管，250-mL压力补偿滴加漏斗和温度计，在该烧瓶中放入384.50g上面制备的氢化物封端的聚(甲基氢硅氧烷)(二甲基硅氧烷)共聚物和200mL无水甲苯。对混合物进行搅拌的同时加热至60℃。在混合物中加入0.6mL Karstedt催化剂的甲苯溶液(含36.8×10-6摩尔Pt/mL)。将203.75g 2-烯丙氧基乙醇通过滴加漏斗逐滴加入到上面混合物中。滴加完成需30分钟时间，在此期间混合物温度上升到114℃，之后，反应混合物在70℃保持1小时。通过红外光谱检测硅烷化氢含量。检测不到衡量硅烷化氢时，可认为反应完全。使反应混合物冷却至室温，搅拌下用20g活性碳处理18小时。反应混合物通过硅藻土进行过滤，除去活性碳。用旋转蒸发器，在80℃和20托减压下除去甲苯。将混合物转移到kugelrohr-蒸馏装置中，于100℃和1×10-1托减压下汽提出低分子量物质，获得484.50g羟基乙氧基丙基端基的9.09％-(羟基乙氧基丙基甲基硅氧烷)(二甲基硅氧烷)共聚物(Id)，为无色油状物(x＝9.53，y＝1.29，MW 1189)。
实施例C此实施例说明制备α，α’，α”-(甲基次甲硅基)三-[ω[(羟基乙氧基丙基二甲基甲硅烷基)氧基]聚(二甲基亚甲硅基)]](9Cl)(IIa)。
将282.38g D4和170.48g甲基三(二甲基甲硅烷氧基)硅烷在有磁力搅拌棒的玻璃瓶中进行混合。在该混合物中加入0.59g三氟甲磺酸，该玻璃瓶用不透空气的盖密封。加入10g碳酸钠后，混合物于室温剧烈搅拌7小时。将玻璃瓶再次密封并搅拌过夜，之后，滤出碳酸钠，获得431.10g氢化物封端的α，α’，α”-(甲基次甲硅基)三-[ω[(二甲基氢甲硅烷基)氧基]聚(二甲基亚甲硅基)]](9Cl)中间体。
1升的三颈圆底烧瓶配备有水冷的冷凝器，该冷凝器上装有硅胶干燥管，250-mL压力补偿滴加漏斗和温度计，在该烧瓶中放入431.10g上面制备的α，α’，α”-(甲基次甲硅基)三-[ω[(二甲基氢甲硅烷基)氧基]聚(二甲基亚甲硅基)]](9Cl)中间体和250mL无水甲苯。对混合物进行搅拌的同时加热至70℃。在混合物中加入0.5mL Karstedt催化剂的甲苯溶液(含0.1毫摩尔Pt/mL)。将210.37g 2-烯丙氧基乙醇通过滴加漏斗逐滴加入到上面混合物中。滴加完成需45分钟时间，在此期间混合物温度上升到95℃，之后，反应混合物在70℃保持1小时。通过红外光谱检测硅烷化氢含量。检测不到衡量硅烷化氢时，可认为反应完全。使反应混合物冷却至室温，搅拌下用20g活性碳处理18小时。反应混合物通过硅藻土进行过滤，除去活性碳。用旋转蒸发器，在80℃和20托减压下除去甲苯。淡黄色产物用10g活性碳处理3天，除去残留的颜色。油状物通过硅藻土过滤，除去活性碳，然后转移到kugelrohr-蒸馏装置，于140℃和1×10-1托减压下汽提出低分子量物质，获得526.25g α，α’，α”-(甲基次甲硅基)三-[ω[(羟基乙氧基丙基二甲基甲硅烷基)氧基]聚(二甲基亚甲硅基)]](9Cl)(IIa)，为无色油状物(n＝1.97，MW 1021)。
实施例D此实施例显示了制备α，α’，α”，α-四-[ω[(羟基乙氧基丙基二甲基甲硅烷基)氧基]聚(二甲基亚甲硅基)]]硅烷(9Cl)(IIb).
将33.80g D4和75.00g四(二甲基甲硅烷氧基)硅烷在有磁力搅拌棒的玻璃瓶中进行混合。在该混合物中加入0.128g三氟甲磺酸，该玻璃瓶用不透空气的盖密封。加入10g碳酸钠后，混合物于室温剧烈搅拌4天。将玻璃瓶再次密封并搅拌6小时，之后，滤出碳酸钠，获得91.92g氢化物封端的四(聚二甲基硅氧烷)硅烷中间体。
1升的三颈圆底烧瓶配备有水冷的冷凝器，该冷凝器上装有硅胶干燥管，250-mL压力补偿滴加漏斗和温度计，在该烧瓶中放入91.92g上面制备的氢化物封端的甲基三(聚二甲基硅氧烷)硅烷中间体和100mL无水甲苯。对混合物进行搅拌的同时加热至60℃。在混合物中加入0.5mL Karstedt催化剂的甲苯溶液(含0.1毫摩尔Pt/mL)。将98.42g 2-烯丙氧基乙醇通过滴加漏斗逐滴加入到上面混合物中。滴加完成需30分钟时间，在此期间混合物温度上升到104℃，之后，反应混合物在80℃保持1小时。通过红外光谱检测硅烷化氢含量。检测不到衡量硅烷化氢时，可认为反应完全。使反应混合物冷却至室温，搅拌下用10g活性碳处理18小时。反应混合物通过硅藻土进行过滤，除去活性碳。用旋转蒸发器，在80℃和20托减压下除去甲苯，然后转移到kugelrohr-蒸馏装置，于120℃和1×10-1托减压下汽提出低分子量物质，获得133.27g α，α’，α”，α-四-[ω[(羟基乙氧基丙基二甲基甲硅烷基)氧基]聚(二甲基亚甲硅基)]]硅烷(9Cl)(IIb)，为无色油状物(n＝1.75，MW 986)。
实施例E此实施例显示了制备羟基乙氧基丙基封端的3.55％-(甲基甲基丙烯酰氧基丙基甲基硅氧烷)(二甲基硅氧烷)共聚物(Ie)。
将25.22g 1，3，5，7-四甲基环四硅氧烷和400.00g α，ω-二(羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(MW 954)在有磁力搅拌棒的玻璃瓶中进行混合。在该混合物中加入1.96g三氟甲磺酸，该玻璃瓶用不透空气的盖密封。加入20g碳酸钠后，混合物于室温剧烈搅拌3.5小时。将玻璃瓶再次密封并搅拌过夜，之后，滤出碳酸钠后，获得417.78g羟基乙氧基丙基封端的(甲基氢硅氧烷)(二甲基硅氧烷)共聚物中间体。
3升的三颈圆底烧瓶配备有水冷的冷凝器，该冷凝器上装有硅胶干燥管，250-mL压力补偿滴加漏斗和温度计，在该烧瓶中放入417.78g上面制备的羟基乙氧基丙基封端的(甲基氢硅氧烷)(二甲基硅氧烷)共聚物中间体和300mL无水甲苯。对混合物进行搅拌的同时加热至60℃。在混合物中加入0.6mL Karstedt催化剂的甲苯溶液(含66.04×10-6摩尔Pt/mL)。将70.48g甲基丙烯酸烯丙酯通过滴加漏斗逐滴加入到上面混合物中。滴加完成需20分钟时间，在此期间混合物温度上升到72℃，之后，反应混合物在70℃保持18小时。通过红外光谱检测硅烷化氢含量。检测不到痕量硅烷化氢时，可认为反应完全。使反应混合物冷却至室温，搅拌下用20g活性碳处理18小时。反应混合物通过硅藻土进行过滤，除去活性碳，随后用0.2μm特弗龙(Teflon)过滤器过滤。在该甲苯溶液中加入0.094g MEHQ，然后，用旋转蒸发器，在60℃和20托减压下除去甲苯。将混合物转移到kugelrohr-蒸馏装置，于50℃和1×10-1托减压下汽提20分钟，汽提出低分子量物质，该过程重复三次，获得403.70g羟基乙氧基丙基封端的3.55％-(甲基甲基丙烯酰氧基丙基甲基硅氧烷)(二甲基硅氧烷)共聚物(Ie)，为淡黄色油状物(x＝9.56，y＝0.352，MW 1039)。
实施例A至E的合成路线示于下面方案1。


方案1凝胶合成采用不同的方法合成凝胶
一次注射法-加入凝胶的所有反应物并混合在一起。
两段法-该凝胶合成法中，在第一阶段形成二-官能异氰酸酯封端的预聚物，之后加入羟基封端的多官能的多元醇。
慢加料法-凝胶的所有反应物混合在一起，但多元醇以滴加的方式加入到二异氰酸酯中。
顺序慢加料-这种方法类似于慢加料法，但是不同点是在加其它组分前加入特定的多元醇官能度(polyol functionalities)。
UV固化-对采用紫外光进行固化的方法，制备在多元醇部分包含不饱和度的制剂。在混合物中加入光引发剂，从外部辐照长波长的紫外光条件下，光引发剂导致形成交联的凝胶实施例1一次注射法在一个纸杯中精确称量4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。在Schott瓶中，将多元醇加成物的混合物，即聚亚乙基单醇、聚二甲基硅氧烷(Mw 1000 & 2000)、voranol-2070和N，N，N’-三(2-羟基丙基)-N’-羟基乙基乙二胺(Poly Q 40-800)整体(inbulk)加入到MDI中并搅拌4分钟，将该瓶放入70℃烘箱内过夜，以进行固化。
各制剂中所有反应物的重量份(PBW)、化学计量、平均官能度和提取物的结果都示于下面表2。
表2

实施例2两段法按照两个步骤制备凝胶；用二官能的多元醇制备预聚物，得到所需的NCO指数(NCO/OH)之后使该预聚物与多官能的多元醇反应，获得所需的化学计量的不平衡“r”。
反应物比例“r”可以和NCO与OH基团的化学计量进行比较r＝∑f.nAf/∑g.nBg式中，f和nAf是如聚二甲基硅氧烷(Mw 2000)、1，4-丁二醇、voranol-2070和N，N，N’-三(2-羟基丙基)-N’-羟基乙基乙二胺(Poly Q 40-800)的物质中NCO的官能度和摩尔数，g和nBg是上述物质中OH的官能度和摩尔数。
制备预聚物PDMS(MW 2000)在进行合成之前于70℃真空中脱气。将熔融的MDI放入一个三颈圆底烧瓶，该烧瓶配备有机械搅拌器和氮气进口。将烧瓶置于70℃的油浴中。将经脱气的PDMS加入到MDI中，在氮气氛中，用该机械搅拌器搅拌2小时。
PDMS添加完毕后，油浴温度升高至80℃。该预聚物在氮气氛中以100转/分钟搅拌2小时。预聚物真空脱气1小时。制得游离NCO含量为2％和4％的预聚物。游离NCO％是基于以重量百分数表示的过量的NCO官能团相对于预聚物量的比值。过量的NCO官能团由含33.6重量％NCO基团的过量MDI的量确定。过量MDI是与羟基封端的PDMS反应后残余的MDI的量。
与多官能多元醇反应70℃下对多元醇加成物的混合物即1，4-丁二醇(BDO)/二-羟基丁基四甲基二硅氧烷(BHTD)、voranol-2070和N，N，N’-三(2-羟基丙基)-N’-羟基乙基乙二胺(Poly Q40-800)进行搅拌。然后，将该加成物加入到预聚物中，使用高剪切机械搅拌器，以5000转/分钟混合4分钟。将聚合物转移到烘箱中，在充氮气的烘箱内，70℃固化过夜。
各制剂中反应物的重量份(PBW)、化学计量、平均官能度和提取物(％)示于下面表3、4和5。多官能的多元醇量以100g预聚物为基准。
表3

表4

表5

实施例3慢加料法将4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)精确称量在Schott瓶中，该Schott瓶配备有磁力搅拌器，将Schott瓶置于80℃油浴中。在另一个Schott瓶中，加入多元醇加成物的混合物，即聚二甲基硅氧烷(Mw 1000-1300)、羟基乙氧基丙基封端的9.09％-(羟基乙氧基丙基甲基硅氧烷)(二甲基硅氧烷)共聚物(Mw 1210)/α，α’，α”-(甲基次甲硅基)三-[ω[(羟基乙氧基丙基二甲基甲硅烷基)氧基]聚(二甲基亚甲硅基)]](Mw 1000-5000)和α，ω-二(6，7-二羟基乙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Mw400-500)/α，α’，α”，α-四-[ω[(羟基乙氧基丙基二甲基甲硅烷基)氧基]聚(二甲基亚甲硅基)]]硅烷(Mw 1400-1600)，置于80℃油浴中。在氮气氛中，恒定搅拌下，以1ml/min速度将加成物加入MDI，直到达到一定的粘度。随粘度提高，将加成物的添加速度提高到2ml/min，直到粘度再次增加。然后，将高粘度的溶液转移到一个纸杯中，将纸杯置于70℃的烘箱内固化过夜。
各制剂中反应物的重量份(PBW)、化学计量、平均官能度和提取物(％)示于下面表6
表6

表6(续)

实施例4顺序慢加料法将4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)精确称量在Schott瓶中，该Schott瓶配备有磁力搅拌器，将Schott瓶置于80℃油浴中。在另一个Schott瓶中，加入多元醇的混合物，即聚二甲基硅氧烷(Mw 1000/2000)和voranol-2070，置于70℃油浴中。用磁力搅拌器恒定搅拌下，在5分钟内(1ml/5分钟)将多元醇的混合物加入MDI。最后加入N，N，N’-三(2-羟基丙基)-N’-羟基乙基乙二胺(Poly Q 40-800)，继续搅拌，直到粘度提高。然后，将高粘度的溶液转移到一个纸杯中，将纸杯置于70℃的烘箱内固化过夜。结果示于下面表7。
表7

将4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)精确称量在Schott瓶中，该Schott瓶配备有磁力搅拌器，将Schott瓶置于70℃油浴中。按照下面方式加入多元醇的混合物i)首先加入聚二甲基硅氧烷(Mw 1000)；ii)最后加入聚亚乙基单醇和voranol-2070的混合物。用磁力搅拌器搅拌下，在5分钟内(1ml/5分钟)将多元醇加入MDI。对形成的反应混合物进行搅拌，直到粘度提高。然后，将高粘度的溶液转移到一个纸杯中，将纸杯置于70℃的烘箱内固化过夜。结果示于下面表8。
表8

将4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)精确称量在Schott瓶中，该Schott瓶配备有磁力搅拌器，将Schott瓶置于70℃油浴中。按照下面方式加入多元醇的混合物i)首先加入聚二甲基硅氧烷(Mw 1000)；ii)加入voranol-2070；iii)最后加入聚亚乙基单醇。用磁力搅拌器搅拌下，在5分钟内(1ml/5分钟)将多元醇加入MDI。对形成的反应混合物进行搅拌，直到粘度提高。然后，将高粘度的溶液转移到一个纸杯中，将纸杯置于70℃的烘箱内固化过夜。结果示于下面表9。
表9

将4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)精确称量在Schott瓶中，该Schott瓶配备有磁力搅拌器，将Schott瓶置于70℃油浴中。按照下面方式加入多元醇的混合物i)首先加入50重量％聚二甲基硅氧烷(Mw 1000)；ii)其次加入50重量％聚二甲基硅氧烷(Mw 1000)和50重量％voranol-2070的混合物；iii)最后加入50重量％voranol-2070和100重量％聚亚乙基单醇的混合物。用磁力搅拌器搅拌下，在5分钟内(1ml/5分钟)将多元醇加入MDI。对形成的反应混合物进行搅拌，直到粘度提高。然后，将高粘度的溶液转移到一个纸杯中，将纸杯置于70℃的烘箱内固化过夜。结果示于下面表10。
表10

实施例5UV固化UV-固化体系依靠外部提供的长波长的紫外辐射，在材料内产生自由基。UV光通常不具有足够的能量使分子中的反应基团相互反应并产生自由基。在制剂中加入光引发剂，即将制剂暴露于特定波长的UV时，制剂吸收UV光并产生自由基，而自由基能引发交联过程并实质上立刻导致聚合。在自由基制剂中，只要制剂受到UV光辐射反应就只能持续下去。
在皮氏培养皿中精确称量适量的合成的羟基乙氧基丙基封端的3.55％-(甲基甲基丙烯酰氧基丙基甲基硅氧烷)(二甲基硅氧烷)共聚物(Mw 1039)，用角勺将该共聚物与所需重量百分数(w/w)(百分数在0.25-2％w/w范围变化)的光引发剂(Irgacure 819)在约1ml甲苯中彻底混合，置于UV室(UV灯5mW，366nm)中固化48小时。
在使用UV固化的另一个实施例中，将熔融的MDI放入一个三颈圆底烧瓶中，该烧瓶配备有机械搅拌器和氮气进口。将烧瓶置于温度设定在60℃的油浴中。将合成的羟基乙氧基丙基封端的3.55％-(甲基甲基丙烯酰氧基丙基甲基硅氧烷)(二甲基硅氧烷)共聚物(Mw 1039)加入到MDI中，在氮气氛下，通过该机械搅拌器搅拌2小时，真空脱气1小时。在皮氏培养皿中精确称量扩展了链的聚合物(chainextended polymer)，用角勺将该共聚物与所需重量百分数(w/w)(百分数在0.25-2％w/w范围变化)的光引发剂(Irgacure 819)在约1ml甲苯中彻底混合，置于UV室(本国产的本国产的)(UV灯5mW，366nm)中固化48小时。结果示于下面表11。
表11

在使用UV固化的另一个实施例中，将熔融的MDI放入一个三颈圆底烧瓶中，该烧瓶配备有机械搅拌器和氮气进口。将烧瓶置于温度设定在60℃的油浴中。将合成的羟基乙氧基丙基封端的3.55％-(甲基甲基丙烯酰氧基丙基甲基硅氧烷)(二甲基硅氧烷)共聚物(Mw 1039)加入到MDI，在氮气氛中，通过机械搅拌器搅拌2小时，真空脱气1小时。然后，在该预聚物中加入PDMS 1000/2000用剪切机械搅拌器以5000转/分钟速率混合4分钟。然后，对不同的制剂，在皮氏培养皿中精确称量该聚合物，用角勺将该聚合物与所需重量百分数(w/w)(百分数在0.25-2％w/w范围变化)的光引发剂(Irgacure 819)在约1ml甲苯中彻底混合，置于UV室(本国产的)(UV灯5mW，366nm)中固化48小时。结果示于下面表12。
表12

实施例6采用等洗脱(ISO-ELUTION)法评价细胞毒性目的采用体外哺乳动物细胞培养试验，评价测试制品的提取液的生物相容性。该研究工作是基于国际标准化组织10993的要求；医疗器件的生物评估，部分5对细胞毒性的试验体外方法。
测试物与提取运载体的比例厚度小于0.5mm的测试物-比例为60cm210ml(以120cm220ml的USP比例为基准)提取运载体补充有5％血清和2％抗菌素(1X MEM)的单强度最小化的基本培养基，提取条件提取条件应努力扩大临床应用条件，以定义潜在的毒理学的危险；但是，提取条件在任何情况下都不应引起物理变化，如熔化或熔融，这会导致可利用的表面积减少。允许在片之间有轻微的粘合。
对照制品阴性对照(negative control)高密度聚乙烯，根据60cm220ml提取运载体的比例制备。单独制备材料，并采用与测试制品相同的条件对所制备的材料进行抽提。
试剂对照采用与测试制品的相同条件，制备不含测试物的提取运载体的单独等分试样。
阳性对照(Positive Control)根据60cm220ml提取运载体的比例，制备通用的阳性对照材料*，在聚氯乙烯中稳定的锡。单独制备这种材料，并在37℃抽提24小时。制备多个稀释样品进行终点滴定。
*注已证明该通用阳性对照材料能够作为对USP推荐的对照材料的合格替代品。
测试系统和理由使用哺乳动物细胞培养物单层，L-929，小鼠纤维母细胞(ATCC CCL 1，NCTC克隆929，L菌株或等价来源)。采用体外哺乳动物细胞培养研究来评价生物材料和医疗器件的细胞毒性(Wilsnack等，1973)。
测试系统管理L-929，小鼠纤维母细胞，(ATCC CCL 1，NCTC克隆929，L菌株，或等价来源)在5％二氧化碳(CO2)的气态环境中，在含补充有5％血清和2％抗菌素(1x MEM)的单强度最小化基本培养基的开口坑中繁殖并保持在该开口坑中。这一研究中，在10cm2坑中接种、标注通道编号和日期，于37℃在5％CO中培养，在使用前获得汇合的细胞单层。在处理细胞培养液中采用无菌过程，之后是核准的标准化操作过程。
给予的方法和途径选择含有汇合细胞单层的每个培养坑。在一式三份的培养物中的生长培养基被2ml测试提取物取代。类似地，一式三份的培养物被2ml试剂对照物、阴性对照提取液和各滴定量的未稀释的阳性对照物替代。每个坑于37℃在5％CO2中培养48小时。
培养之后，显微镜(100倍)检测培养物，评价细胞特性和溶解百分数。
评价标准和统计如果发生单层汇合记录为(+)，如果不存在单层汇合记录为(-)。此外，观察测试培养基的颜色并与阴性对照培养基进行比较。采用下面标准，评价每一培养物的溶解百分数和细胞特性

对有效的试验，试剂对照物和阴性对照必须是无活性(级别0)，而阳性对照必须是级别3或4。如果测试的样品的生物响应小于或等于级别2(温和的)，则测试样品满足该试验的要求。如果对照组不能按预期进行和/或如果所有三个测试坑不能得到同样的结果，则需要重复该试验。
实施例6的参考文献21 CFR 58(GLP条例)。
国际标准化组织10993医疗器件的生物评价，第5部分细胞毒性试验体外法美国药典(USP)，通用版本。
Wilsnack，R.E.，“Quantitative Cell Culture Biochempa biocompatibili ty Testingof Medical Devices and Correlation to Animal Tests”Rio materials，Medical Devicesand Art/Icfal Organs 4(1976)第235-261页。
Wilsnack R.B.，P.S.Meyer和3.0.Smith，“Human Cell Culture Toxicity Testingof Medical Devices and Correlation to Animal Tests”，生物材料医用器械和人工器官(Biomaterials，Medical Devices and Artificial Organs)1(1973)543-562。
实施例7对豚鼠的致敏作用的研究(最大化方法)研究目的对豚鼠的最大化试验的目标是确定对皮肤致敏作用的可能。Magnusson和Kligman法是确定各种敏感症的有效方法。这种研究是基于国际标准化组织10993的要求医疗器件的生物评价，第l0部分对刺激和致敏的试验。
测试制品如下制备样品1.测试制品的提取运载体的比例厚度小于0.5mm的材料-120cm220ml的比例2.提取运载体0.9％氯化钠USP溶液(SC)棉籽油，NF(CSO)3.提取条件37℃，72小时(±2小时)对照制品用来制备提取液的运载体按照在对照测试中的提取物(但没有测试制品)的同样方式进行制备。未处理的皮肤用作在激发阶段(challenge phase)对皮肤反应记分的另一个对照参考。
测试系统物种豚鼠(Cavia porcellus)菌株Crl(HA)BR来源Charles River Laboratories
性别对该试验没有特别的性别规定。如果使用雌性，可以是未经产的和未妊娠的。
体重范围确定为300-500g年龄年青的成年豚鼠适应期最少5天动物数量15个(每个提取液)确定方法打耳号(Ear punch)测试系统的合理性过去，使用Hartley albino豚鼠进行致敏作用研究(Magnusson和Kilgman，1970)。据认为，豚鼠是对这种研究的最敏感的动物模型。采用这种方法证实了Hartley菌株对已知的致敏剂，1-氯-2，4-二硝基苯(DNCB)的易感性。
测试和对照制品的制备按前面指出的(参见测试制品)，在研究的每一阶段制备新鲜的提取液。如果测试物适合贴合(patching)，在激发(challenge)时可采用测试样品的局部施用(2cm×2cm贴剂(patch))。用来制备提取液的运载体按照在对照测试中的提取物(但没有测试制品)的同样方式进行制备。
给予的方法和途径进行处理前一天，15只豚鼠/提取液(10个试验，5个对照)称重并进行识别。用电推刀除去动物的肩胛背侧区域。
诱导I如下在动物的肩胛背侧区域的约2cm×4cm部分三对皮内注射给药对照动物a.0.1ml的Freund完全佐剂(Freund’s Complete Adjuvant，FCA)与选择的运载体的50∶50(v/v)混合物b.0.1ml运载体c.0.1ml的50∶50(v/v)FCA与运载体的1∶1的混合物测试动物a.0.1ml的Freund完全佐剂(FCA)与运载体的50∶50(v/v)混合物b.0.1ml试验提取液c.0.1ml的50∶50(v/v)FCA与测试提取液的1∶1的混合物要使组织脱落最少，“a”和“c”的注射略深于“b”。在“c”的注射部位比“b”更靠近尾部。
诱导II6天之后，注射部位再次剪除毛皮，并用0.5-1g的10％(w/w)月桂基磺酸钠(SLS)悬浮液进行处理，该悬浮液通过混合SLS粉与矿脂来制备。SLS处理后，用纱布从该部分温和拭去所有残留的SLS。
2cm×4cm滤纸贴片(3MM，Whatman)用0.3ml提取液制剂或运载体饱和，将该贴片施用在同一注射部位并用非反应性带进行固定。然后，每个动物的躯干用弹性绷带贴身包裹48小时(±2小时)。
激发(challenge)解开诱导II包裹后的13天，从所有豚鼠的肋部和侧腹剪除毛皮。随后一天，将背衬有弹性腔(如Hill Top Chamber)和半闭合的(semiocclusive)低过敏带的非织造的棉制盘用0.3ml新制备的测试物的提取液进行饱和，并施用到每个动物的右侧腹或背部。此外，将运载体对照物贴在每个动物的左侧腹或背部。将约2cm×2cm测试物部分(如果适当)施用在右侧腹。
每个动物的躯干被包裹24小时(±2小时)。除去皮贴后，所有部位用纱布擦拭。除去皮贴后24小时(±2小时)，剃除激发部位和周围区域。检测这些部位的任何刺激或致敏反应的症状，即剃除后的最少2小时和最多4小时以及除去敷料(dressing)后48(±2小时)和72(±2小时)时的红斑和水肿。在评分之前，用35％异丙醇的网状海绵温和擦拭每个部位。
最初的激发结果证明是可疑的，在第一次激发皮贴施用后的约7天，动物用新的测试提取液和运载体对照进行再激发激发。按照与该激发相同的方式进行再激发(rechallenge)，但是在相对侧腹的未用过的部位进行。完成该试验后，按照适当方式处理进行试验的动物。
评价和统计按照下表除去皮贴后，在24、48个72小时记录对反应的日常激发得分

与该部位相关的任何其它观察结果以脚注形式标出。
在动物组内，比较在测试条件和对照条件下的应答。对照条件如下(1)在测试动物上的运载体对照溶液，(2)在对照动物上的测试提取液、对照溶液和生物材料(施用时)。
在最后的数据分析中，应考虑将试验的总体方案、强度、持续时间和反应特性与对照条件比较。在这种研究中并未应用数据的统计处理。一般24小时观察理解为“刺激”的作用，之后该作用减小，并且在对照动物中还作为瞬态反应存在。封闭的贴剂(closed patch)在测试条件而不是在对照条件下除去之后的48-72小时显示最大的致敏读数。在测试组中大于或等于1的级别通常表明发生致敏，前提是在对照动物观察到小于1的级别。如果在对照动物上标注大于或等于1的级别，则超出最严重的对照反应的测试动物产生的反应被认为是致敏引起的。
本底反应或人为反应(如，因修剪皮毛，皮贴腔边缘，非特异性FCA作用)都不被认为是致敏反应的证据。用FCA的治疗和闭合敷料(occlusive dressing)可降低皮肤刺激的阈值水平。
如果测试组中有较大数量的动物显示反应不大于对照动物，可进行再激发。在第一次激发皮贴施用后的约7天，在动物的相对侧腹的未使用的部位进行再激发。按照与该激发相同的方式进行再激发(rechallenge)，但是在相对侧腹的未使用的部位进行。完成该试验后，按照适当方式处理试验的动物。再激发时不存在皮肤反应使早期的发现无效。在同样动物中的至少一个上再现的观察结果证明了早期的发现。
实施例7的参考文献21 CFR 58(GLP条例)。
实验室动物的管理和使用指南，实验动物研究机构，国家科学院(Institute forLaboratory Animal Research，National Academy of Sciences)(华盛顿国家学院出版社(WashingtonNational Academy Press)，1996)。
国际标准化组织10993对医疗器件的生物学评价，第10部分对刺激和致敏的试验。
Magnusson，B.和A.Kligman，Allergic Contact Dermatitis in the GuineaPig(SpringfieldC.H.Thomas，192Q)OLAW，Public Health Service Policy on Humane Care and Use of LaboratoryAnimals(NIH Publication)美国联邦条例(United States Code of Federal Regulation)(CFR)9动物福利法则(The Animal Welfare Act)。
实施例8在兔子上的急性皮内活性研究目的此研究的目标是评价在兔子上皮内注射后，由测试制品提取的可滤取物的局部皮肤刺激作用。这种研究是基于国际标准化组织10993的要求医疗器件的生物评价，第30部分对刺激和致敏的试验。
此研究按照FDA Good Laboratory Practice(GLP)条例，21CFR 58的详细资料进行。
测试制品如下制备样品1.测试制品与提取运载体的比例厚度小于0.5mm的材料-120cm220ml的比例3.提取运载体0.9％氯化钠USP溶液(SC)4.提取条件37℃，72小时(±2小时)对照制品以同样方式在同一时间制备试剂对照物(测试物的提取运载体)。
测试系统
物种兔子(Oryctolagus cuniculus)菌株新西兰白(new Zealand white)来源单独的USDA许可的供货商性别在该试验中没有特别的性别规定。
体重范围选择大于或等于2.0kg年龄年青的成年兔子适应期最少5天动物数量每对提取液3个确定方法耳标(Ear tag)测试系统的合理性在通用ISO测试标准中规定了在兔子上的皮内注射试验，该试验过去一直用于评价生物材料的提取液。
给予的方法和途径进行处理前一天，每个兔子称重并剪去背部和脊柱两侧的毛皮，形成足够的注射区域。在注射之前，除去毛皮的背部用浸有70％乙醇的网垫擦拭后使其干燥。因为关系到注射部位的拥挤(crowding)和之后的模糊，该试验和对照部位按照ISO标准定义不在背部同一侧的颅部和尾部。每一种测试提取液在每个兔子背部的右侧按5次皮内注射给予，每次注射0.2ml。类似地，在背部的左侧注射5次试剂对照物。在每个动物身上注射不超过两种的测试提取物和相应的试剂对照物。注射部位相隔约2cm。注射后，立刻观察注射部位的外观。
注射后24(±2小时)、48(±2小时)和72(±2小时)时观察到每个注射部位的红斑和水肿。以0-4分的标准对反应进行评分。在注射部位还注意到其它不利的变化。试验完成后，按照适当方式处理进行试验的动物。按照下面所示的主观评分标准对反应进行评价

评价和统计没有对数据进行统计分析。对每一个动物，在每一段时间间隔中获得的红斑和水肿评分加合在一起并除以观察的总次数。对各次数提取液和试剂对照物可独立进行该计算。试剂对照物的评分减去次数提取液的评分，得到初始刺激评分。所获数值是初始刺激指数(PII)。初始刺激指数可用以下的数字和描述来表征0-0.4(可忽略)，0.5-1.9(轻微)，2.0-4.9(中等)，5.0-8.0(严重)。如果最初试验的反应是可疑的，需要进行另外的测试。对测试提取液中任何有害反应可以和相应的试剂对照物进行比较。
报告最后的报告包括对使用方法的说明，对每一种试验和对照注射部位的的个体皮肤评分，结果的评价(初始刺激评分和初始刺激指数)。
记录记录测试制品和试剂对照制剂数据，相关活性的数据(如对开始和完成时的研究)，注射后立刻观察到的每个注射部位的外观，在24、48和72小时的个体皮肤评分，初始刺激评分和初始刺激指数。
实施例8的参考文献21 CFR 58(GLP条例)。
实验室动物的管理和使用指南，Institute for Laboratory Animal Research，National Academy of Sciences(WashingtonNational Academy Press，1996)。
国际标准化组织10993对医疗器件的生物学评价，第10部分对刺激和致敏的试验。
Magnusson，B.和A.Kligman，Allergic Contact Dermatitis in the GuineaPig(SpringfieldC.H.Thomas，192Q)OLAW，Public Health Service Policy on Humane Care and Use of LaboratoryAnimals美国联邦条例(United States Code of Federal Regulation)(CFR)9动物福利法令。
美国药典(USP)，通用版本。
实施例9美国药典(USP)和国际标准化组织的全身性毒性研究(ISOSYSTEMIC TOXICITY STUDY)提取液目的此研究的目标是评价在小鼠上单独皮内注射或腹腔内注射后，由测试制品提取的可滤取物的急性系统毒性。这种研究按照国际标准化组织10993推荐的方法进行医疗器件的生物评价，第II部分对系统毒性的试验。
测试制品如下制备样品1.测试制品与提取运载体的比例-厚度小于0.5mm的材料-120cm220ml的比例-厚度大于或等于0.5mm的材料-60cm220ml的比例-不规则形状的物体和/或由主办人选择(sponsor option)-4g20ml的比例2.提取运载体-0.9％氯化钠USP溶液(SC)-盐水中乙醇的1∶20溶液(AS)-聚乙二醇400(PEG)*-植物油注由于这些运载体的pH是已知的，故对测试制品提取液的pH不再测定。
*如果使用PEG，PEG测试提取液和试剂对照物用盐水稀释，获得200mg的PEG/mI。
3.提取条件-121℃，1小时-70℃，24小时-50℃，72小时-37℃，72小时对照制品按照与测试提取液同样的方式在同一时间制备空白对照物(不含测试物的提取运载体)。
测试系统物种小鼠(Mus musculus)
种类远系繁殖的白化变种(Outbred albino)来源适当供货商性别在该试验中没有特别的性别规定。
体重范围注射时17-23g年龄该试验没有规定具体年龄适应期最少1天动物数量每种提取液和对照物5个确定方法打耳号(Ear punch)测试系统的合理性过去一直使用小鼠来评价生物材料的提取液。通用USP和ISO建议使用注射了单独静脉内(iv)或者腹腔内(IP)剂量的测试制品的提取液或对照空白的小鼠，用于评价医用塑料。
给予的方法和途径给药之前，小鼠进行鉴别和称重。5只动物每只注射适当的测试提取液，剂量为50ml/kg(SC，AS，植物油)或10g/kg(PEG)。5只小鼠同样注射相应的提取运载体。SC和AS通过尾侧静脉方式静脉注射，同时PEG和植物油也经腹腔内注射。
观察给药后，以及注射之后4、24、48和72小时小鼠的有害反应。观察72小时后，动物称重。发现已死亡的所有动物的脏器进行大致的验尸。该试验完成后，按照适当方式处理进行试验的动物。
评价和统计没有对数据进行统计分析。如果在观察期间用测试提取液处理的小鼠没有一个显示其反应明显大于相应对照的小鼠，则测试样品满足试验要求。如果两个或多个大鼠死亡，或者如果在两个或多个小鼠中发生诸如惊厥或虚脱的异常行为，或者如果发生三个或更多个小鼠的体重损失大于2g，则试验样品不满足试验要求。
如果用测试提取液处理的小鼠都显示轻微的中毒症状，并且不到一个小鼠小鼠毒性的总体症状或者死亡，需要对10只小鼠再进行试验。如果在重复试验中用测试提取液进行处理的10只小鼠都没有显示明显大于对照小鼠的反应，则试验样品满足通用试验要求。
报告最后的报告包括对使用方法的说明，个体体重和观察结果。
记录记录测试制品的制备，相关活性的数据(如对开始和完成时的研究)，开始时和最后的体重，以及观察结果。
实施例9的参考文献21 CFR 58(GLP条例)。
实验室动物的管理和使用指南，Institute for Laboratory Animal Research，National Academy of Sciences(WashingtonNational Academy Press，1996)。
国际标准化组织10993对医疗器件的生物学评价，第11部分系统毒性试验。
OLAW，Public Health Service Policy on Humane Care and Use of LaboratoryAnimals美国药典(USP)，通用版本。
实施例10大鼠亚慢性静脉内毒性研究目的此研究的目标是评价大鼠在连续重复静脉内注射14天的周期后，由测试制品提取的可滤取物的亚慢性系统毒性。
测试制品1.测试制品与提取运载体的比例-厚度小于0.5mm的材料-120cm220ml的比例-厚度大于或等于0.5mm的材料-60cm220ml的比例-不规则形状的物体和/或由主办人选择-4g20ml的比例2-提取条件-121℃，1小时-70℃，24小时-50℃，72小时提取液可以在完成提取过程的24小时内使用或者由主办人(sponsor)指导使用。
对照制品按照与测试提取液同样的方式在同一时间制备运载体对照物(不含测试物的SC)。对多个测试制品同时进行评价时，对公共对照动物的单独组给药。
测试系统物种大鼠(Rat us norvigicus)种类Hla(SD)CVF来源Hilltop Lab Animals，Inc.
性别10只雄性，10只雌性。
体重范围该研究没有规定具体的体重范围，但是，预处理的体重是每一种性别组的平均的20％之内年龄在第一试验时为6-8周龄适应期最少5天动物数量20只确定方法打耳号或耳标(Ear punch or tag)给予的方法和途径第一次给药之前的不超过1天内，对大鼠进行称重并任意指定到各处理组。10只大鼠(5只雄性，5只雌性)每天注射测试制品的提取液，连续注射14天。测试提取液通过尾侧静脉注射，剂量为10.0ml/kg。个体的日剂量是基于每周第一次给药日的每个动物的体重。可计算适当的剂量体积精确到0.1ml。使用固定在一次性注射器上的合适规格的进行注射。注射速率约为1.0ml/10秒。动物在每天的大约同一时间给药。10只大鼠(5只雄性，5只雌性)同样注射对照空白。给药的第一天标为第1天。
实验室观察1.每天观察动物的总体健康。在注射后立刻观察大鼠的任何有害反应。
2.在第8天和第15天随机详细检查疾病临床症状或者异常。
3.记录在第一次给药之前、第8天、14天(预禁食体重)和15天(禁食后体重)的体重，精确到克。
4.在死亡情况，应用以下的可能性a.在该研究中所有动物死亡，肉眼检查内脏。因为小型啮齿动物中迅速解剖的组织变化，没有尝试收集最后的体重和血液。收集按本方案的后期程序部分指定的器官和组织并准备用于组织病理学评价。动物进行试验的天数将在最后评价中予以考虑。
b.若动物显示出相反的临床症状或者因人类需要必须进行安乐死而遭受笼伤害(cage injury)，则将进行终结程序。动物进行试验的天数将在最后评价中予以考虑。
终结程序在第14天注射日结束时，动物称重并停止给予食物最多20小时。在第15天，动物称重，然后通过腹腔注射盐酸开他敏(ketamine hydrochloride)和甲苯噻嗪(xylazine)(88mg/kg+12mg/kg)进行麻醉，剂量为3.0ml/kg。打开腹腔，从后腔静脉收集血液样品。将该血液样品提供给合同上的实验室，采用差式和临床化学分析(differential and clinical chemistry analyse)进行全血细胞计数。大鼠通过在麻醉时放血而安乐死。
放血后，肉眼观察内脏。取出以下器官心、肺、肝、脾、胸腺、肾(2)、肾上腺(2)、肠系膜淋巴结、颌下淋巴结、性腺(2)和发生肉眼可视的病变的任何组织。对肝、脾、胸腺、肾、肾上腺和性腺称重。成对的器官一起称重。这些组织保存10％中性缓冲的福尔马林(NBF)中，直到进行进一步的处理。胴体可丢弃。
固定后，这些组织进行组织学处理(埋入、切开和在苏木精和伊红中染色)，由有资格的病理学家用显微镜进行评价。
评价和统计统计学评价体重数据、器官重量数据、器官/体重比例、血液学和临床化学数据。使用预禁食后的体重来确定重量的增加，使用禁食后的体重来确定在后期的麻醉剂量和器官/体重的比例。使用确认的统计软件包来完成描述性统计学以及数据的组比较。筛选对正态和相等变量的数据后，进行适当的参量或非参量的试验。相等变量的正态分布的数据可被认为是参数的，采用“不成对的t试验”对两个比较组进行评价。如果数据是非参数的，采用“Mann-Whitney Rank Sum Test”进行两组的比较。进行分析的数据包括体重、器官重量和血液学参数。使用处理组作为变量。达到小于0.05的概率(p)值的计算被认为是有统计学意义的，如果由评价的病理学家指导，可以对病理学结果进行统计评价。
对系统性疾病或者死亡的临床症状不进行统计分析，除非由这些数据，对这种分析的原理将是显而易见的(日经常观察到的临床症状或出现一种模式(pattern))。如果出现任何一种或多种观察结果的影响范围足以保证分析的正确，可采用卡方(chisquare)试验。
对雄性大鼠和雌性大鼠的体重数据分开进行分析，直到并除非存在用于合并性别的原理。体重数据以绝对值表示。雄性大鼠和雌性大鼠的血液学参数的数据分开进行分析，除非存在用于合并性别的原理。在对任何血液学参数有统计意义的情况，将结果预参考范围进行比较，有助于确定生物学意义。
报告最后的报告包括对使用方法的说明，临床观察结果，体重数据，血液学和临床化学数据，器官重量数据，器官/体重比例，尸体解剖结果，病理组织的显微评价报告，统计分析和结论。
实施例10的参考文献21 CFR 58(GLP条例)。
实验室动物的管理和使用指南，Institute for Laboratory Animal Research，National Academy of Sciences(WashingtonNational Academy Press，1996)。
ISO 10993-11.医疗器件的生物评价，第11部分对系统毒性的试验。
OECD Guideline for Testing of Chemicals，Repeated Dose Oral Toxicity-啮齿动物28-day or 14-day Study，Document Number 407.
OLAW，Public Health Service Policy on Humane Care and Use of LaboratoryAnimals(NIH Publication)实施例11遗传毒性(GENOTOXICITY)细菌逆向突变研究研究目的此研究的目的是评价测试物的提取液或溶解的材料是否会在存在59代谢激活或者没有59代谢激活下的大肠杆菌与色氨酸相关的菌株或鼠伤寒杆菌中一种或多种与组氨酸相关菌株中引起致突变的变化。细菌逆向突变研究可用作快速筛选方法，用来确定未出生的基因(inutagenic)和潜在的致癌危险，并能与其它表征潜在的遗传毒性的试验结合。该研究是基于OECD指南和国际标准化组织的要求医疗器件的生物评价-第3部分遗传毒性、致癌性和再生毒性的试验。
测试制品如下制备样品由以下物质准备测试制品-可溶解物质(固体或液体)-完成“制备可溶物”
-不溶物-完成“制备提取液”提取液制备(对不溶物)-厚度小于0.5mm的材料-120cm220ml的比例-厚度大于或等于0.5mm的材料-60cm220ml的比例-不规则形状的物体和/或由主办人选择(sponsor option)-4g20ml2.运载体-注射用的0.9％氯化钠，USP-二甲基亚砜(DMSO)*-95％乙醇(EtOH)***二甲基亚砜可以在37℃提取72小时，70℃提取24小时或者50℃提取72小时。
**95％乙醇只能在室温下提取(可采用不同的时间)。
3.条件(采用不会使材料降解的最高温度)；-121℃，1小时-70℃，24小时-50℃，72小时-37℃，24小时-室温，72小时制备可溶物1.-固体将1g样品转移到一个体积10ml的烧瓶中。可以使用各种尺寸的烧瓶，以容纳使用100mg/ml或10％w/v的测试物。可加入适当的运载体(下面列举)(q.s.)至10ml(或适当量)界限，以达到100mg/ml或10％(w/v)的该材料的溶液。
2.-液体将1ml样品转移到一个体积10ml的烧瓶中。可以使用各种尺寸的烧瓶，以容纳使用100mg/ml或10％w/v的测试物。可加入适当的运载体(下面列举)(q.s.)至10ml(或适当量)界限，以达到100mg/ml或10％(w/v)的该材料的溶液。
注GLP条例21 CFR 58.113要求对有载体的混合物进行浓度分析和稳定性测定。
运载体
-注射用的0.9％氯化钠，USP-二甲基亚砜(DMSO)-95％乙醇(EtOH)可溶物都在进行测试时制备。在材料没有以这些浓度完成溶解的情况，制备一系列的稀释液。为测试目的，使用材料可能达到完全溶解时的最高浓度。
试验系统每个S.typhimurium测交品系(tester strain)含有在组氨酸操纵子中的特异性突变以及其它能提高其监测诱变剂能力的突变。大肠杆菌株(E.coli株)含有在色氨酸操纵子中的突变和在uvrA基因中的缺失。这些通常改变的S.typhimurium菌株(TA9S，TA100，TA1535和TA1537)以及大肠杆菌株(WP2uvrA)在分别没有组氨酸或色氨酸存在下不能生长。当置于没有组氨酸(对S.typhimurium)或没有色氨酸(对于大肠杆菌)的介质中时，只有自发突变回复到其野生形态的那些细胞(通过制备其自己的组氨酸而独立的组氨酸，或者通过制备其自己的色氨酸而独立的色氨酸)能够形成菌落。对任何一种菌株的自发突变率(或回复率)是相对稳定的，但是，如果在测试体系中加入了诱变剂，则突变率显著提高。

rfa＝使增加细胞至大分子渗透(即，结晶紫抑制)的脂多糖壁的部分损失uvrB或uvrA＝缺损DNA切除-修复系统(即，对紫外线敏感度)移码＝碱基对加成/缺失误义＝碱基对取代pKM101＝质粒授予氨苄青霉素抗性(R-因子)并增强对诱变剂的敏感度代谢激活Aroclor 1254-使用诱导的大鼠肝脏(s9匀浆)作为代谢激活。由雄性SpragueDawley大鼠制备该材料。大鼠在牺牲之前的5天腹腔注射一次Aroclor 1254(500mg/ml)进行诱导。S9匀浆可从Organon Teknika Corporation(15969信箱，Durham，NC 27704-0969)购得。在将要使用之前，S9匀浆与含0.4M MgCl2/65M KCl、1.0M葡萄糖-6-磷酸盐、0.1M NADP、0.2M磷酸钠缓冲剂和灭菌水的缓冲液混合。
制备测交品系将鼠伤寒杆菌、TA98、TA100、TA1535和TA1537的培养液，以及大肠杆菌WP2uvrA接种到含肉汤(oxoidbroth)的各独立的锥形烧瓶中。接种后的肉汤培养液在培养箱振动器中于37±2℃培养10-12小时，振动器操作速度为115-125转/分钟。
制备阴性对照阴性对照(不含测试物的运载体)可用于具有S9激活和没有S9激活的各测交品系。
制备阳性对照使用已知的诱变剂，Dexon(对二甲基氨基苯二氮杂磺酸钠盐)作为阳性对照，以证实测交品系TA98、TA100和TA1537对突变至野生形态的敏感性。对测交品系TA 1535，使用叠氮化钠作为阳性对照。对测交品系TA100，使用2-氨基芴作为阳性对照。对测交品系WP2uvrA，使用2-氨基蒽和甲基甲烷-磺酸盐作为阳性对照。虽然代谢激活只需要用2-氨基芴和2-氨基蒽来诱导致突变的结果，但所有的阳性对照都用S9匀浆和不用S9匀浆进行测试。
菌株特性和菌株标准板计数将证实菌株特性并确定活菌计数。
点滴板(spot plate)抑制筛选通过模仿抑制试验的抗菌区的点滴板技术，对提取液或溶解的物质和阴性对照进行评价。采用这种筛选方法来评价提取液或溶液对沙门氏菌株和大肠杆菌株非抑制性的毒性浓度。
含有2ml补充有组氨酸-生物素(针对S.typhimurium)或有色氨酸(针对大肠杆菌)的熔融顶层琼脂的单独的管与五个测交品系的每一个的0.1ml培养液一起培养。混合后，将琼脂倒在单独的标有试验标号、适当的测交品系和剂量(需要时)的最小E板表面上穿过该表面。一旦琼脂固化，在该板中心放置灭菌过滤盘。将提取液或溶解的物质的0.1ml等分液加到在每一个标注的板上的过滤盘上。用阴性对照进行平行试验。为证明抑制的阳性区，使用10倍浓度的贮存Dexon(10xstockDexon)。
板在37±2℃培养2-3天。培养周期之后，记录生长抑制区。如果发生明显抑制的背景菌苔，提取液或溶解物的浓度可通过制备一种或多种稀释液来调节，并重复该抑制筛选，以找到非毒性水平。
标准板掺入试验含有2ml补充有组氨酸-生物素(针对S.typhimurium)或有色氨酸(针对大肠杆菌)的熔融顶层琼脂的单独的管与五个测交品系的每一个的0.1ml培养液以及0.1ml测试物一起培养。需要时可加入SWI或S9匀浆的0.5ml等分液，模拟代谢激活。将该混合物倒在标有试验标号、适当的测交品系和S9代谢激活(可施用时)的三重最小B板的表面上，穿过该表面。在一个阴性对照和五个阳性对照上进行平行试验。
如下一式三份制备无组氨酸的培养基板(针对S.typhimurium)和无色氨酸的培养基板(针对E.大肠杆菌)1.有S9激活和没有S9激活的提取液或溶解物2.有S9激活和没有S9激活的阴性对照3.带有菌株TA9S、TA100和TA1 537、用S9激活和没有这种S9激活的1×Dexon(已知诱变剂)4.带有菌株TA100、用S9激活和没有这种S9激活的1X 2-氨基芴(已知诱变剂)5.带有菌株TA1535、用S9激活和没有这种S9激活的1X叠氮化钠(已知诱变剂)6.带有菌株WP2uvrA、用S9激活和没有这种S9激活的1X 2-氨基蒽(已知诱变剂)7.带有菌株WP2uvrA、用S9激活和没有这种S9激活的1X甲基甲烷-磺酸盐(已知诱变剂)板在37±2℃培养2-3天。培养周期后，对每个板(测试，阴性和阳性)上的回复体菌落计数并记录。计算回复体的平均数量。
测试结果评价
将三重测试板的回复体的平均数与使用的五个测交品系的每一个的三重阴性对照板的回复体的平均数进行比较。用阳性对照所获的平均值作为参考点。对确定为试验失败或者“潜在诱变剂”的测试物对五个测交品系中的任一个或所有测交品系，其平均回复体数量必须比阴性对照所获的平均回复体数量增加2倍或更多。如果没有达到2倍增加，认为该测试物是非致突变的。
通过使用测试物的三种非毒性剂量水平来证实剂量-响应的关系，可确定任何明显的“正响应(positive response)”。应有产生线性剂量响应的浓度范围。在不能建立线性关系的情况，以适当的剂量水平变化重复该试验。如果测试物引起回复体数量在两个剂量浓度增加中最小值时的与剂量相关的增加，则判定该测试物是致突变的。
试验的有效性对被认为有效的任何试验，必须满足以下标准1.菌株特性所有S typhimurium测交品系(TA98，TA100，TA1535和TA1537)必须显示对结晶紫(rfa突变)和紫外光(uvrB)的敏感度，并且必须显示没有在生物素板上的生长，而是在组氨酸-生物素板上的生长。测交品系TA98和TA 100必须显示对氨苄青霉素(R-因子)的抗性；测交品系TA1535和TA1537必须显示对氨苄青霉素敏感度。测交品系WP2uvrA必须显示对紫外光的敏感性，没有在色氨酸缺损板上生长，在补充有色氨酸的介质中生长并对氨苄青霉素敏感。
2.菌株标准板计数对每个测交品系(TA98，TA100，TA1535，TA1537和WP2uvrA)的工作培养物悬浮液的活菌计数应不小于1×10CFU/ml。
3.点滴板抑制筛选评价每个制备的提取液或溶解物质对细胞的抑制或毒性。对测交品系非抑制性至中等非抑制性的测试样品采用标准板掺入法进行测试。在测试物是抑制性的情况，需要进行稀释来找到非毒性水平。
4.标准板掺入试验各阳性对照平均对使用的沙门氏菌测交品系的各阴性对照平均必须显示至少3倍增加。例外情况包括并不是有意引起致突变响应(如，没有代谢激活的2-氨基蒽和2-氨基芴)的条件。各测交品系产生的阴性对照结果显示自发回复体的特征数量。自发回复率可以改变，但应与列举的范围(参见下表)一致。该表只是作为指南。对测交品系的阴性对照结果在所列范围之外。这种情况下，应小心评价这些结果。

实施例11的参考文献Ames，B.N.，McCann，3.，和Yamasaki，E.，“Methods for Detecting Carcinogensand Mutagens with the Salmonella/Mammalian-Microsome Mutagenicity Test”Mutation Research 31，(1975)347-364.
Brusick，D.J.，V.F.Simmon，H.S.Rosenlcranz，V.A.Ray，和KS.Stafford，“AnEvaluation of the Escherichia Coli WP2 and WP2uvrA Reverse Mutation Assay，”突变研究(Mutation Research)76，(1980)169-190.
Maron，Dorothy M.，Ames，Bruce N.，“Revised Methods for the SalmonellaMutagenicity Test，”突变研究，113(1983)175-215.
ISO 10993-3.Biological Evaluation of Medical Devices，第3部分Tests forGenotoxicity，Carcinogenicity and Reproductive Toxicity.
OECD Guideline for the Testing of Chemicals，Proposal for Replacement ofGuidelines 471 Bacterial Reverse Mutation Test，文件号471.
Ortiz，A.J.，M.T.Pollastrini，M.Barea，和D.Ordóhez，“Bacterial MutagenicEvaluation of Luxabendazole，a New Broad Spectrum Antihelminic，with theSalmonella typhimurium Histidine and the Escherichia Coli Tryptophan ReversionsTests，”Mutagenesis 11(1996)27-31.
Test validation，Bacterial Mutagenicity TestNAMSA实验室号98T-00785-00。
本领域的技术人员应理解，在不偏离广义描述的本发明的精神或范围内，如具体实施方式
所示，可以对本发明进行各种的变动和/或修改。因此，在此的实施方式被认为是对所有方面的说明，而不构成限制。
权利要求
1.一种凝胶，包含至少一种平均官能度在2-5范围里的含硅的生物稳定的聚合物。
2.如权利要求1所述的凝胶，其特征在于，所述平均官能度为2.05-3.5。
3.如权利要求2所述的凝胶，其特征在于，所述平均官能度为2.1-3.25。
4.如权利要求1所述的凝胶，其特征在于，所述生物稳定的聚合物是聚氨酯、聚氨酯脲、聚烯烃、聚酯、聚四氟乙烯或聚甲基丙烯酸酯。
5.如权利要求4所述的凝胶，其特征在于，所述聚氨酯或聚氨酯脲是以下物质的反应产物(a)至少一种含硅的多元醇或具有一个或多个官能团的聚胺；(b)聚异氰酸酯。
6.如权利要求5所述的凝胶，其特征在于，所述聚氨酯或聚氨酯脲也是以下物质的反应产物(c)至少一种有一个或多个官能团的不含硅的化合物。
7.如权利要求6所述的凝胶，其特征在于，组分(a)和(c)的官能团是能与异氰酸酯反应的基团或者能被自由基引发而活化的基团。
8.如权利要求7所述的凝胶，其特征在于，所述官能团选自OH、NR′R″，其中R′和R″可以相同或不同，并选自H、CO2H和C1-6烷基。
9.如权利要求5所述的凝胶，其特征在于，所述含硅的多元醇或聚胺(a)是下面结构式(I)或(II)的化合物 式中，R1和R2独立地选自任选被OH或NR′R″取代的C1-6亚烷基，其中R′和R″独立地选自H、CO2H和C1-6烷基；R3至R8独立地选自任选被O间断且任选被OH或NR′R″取代的C1-6烷基和C1-6亚烷基，其中R′和R″如上定义；R9是C1-4烷基；R10是任选取代的C1-4烷基或 式中，R1和R9如上定义；x为5-30；y为1-10；n为1-10。
10.如权利要求9所述的凝胶，其特征在于，所述结构式(I)的化合物是以下化合物 式中，n、x和y如权利要求9所述定义。
11.如权利要求10所述的凝胶，其特征在于，结构式(I)的化合物的分子量为400-5000。
12.如权利要求9所述的凝胶，其特征在于，所述结构式(II)的化合物是以下化合物 式中，n如权利要求9所述定义。
13.如权利要求12所述的凝胶，其特征在于，结构式(II)的化合物的分子量为1000-5000。
14.如权利要求9所述的凝胶，其特征在于，所述聚硅氧烷是聚硅氧烷大二醇或大二胺。
15.如权利要求14所述的凝胶，其特征在于，所述聚硅氧烷大二醇或大二胺是结构式(III)的聚硅氧烷大二醇或大二胺 式中，A和A’是OH或NHR，其中R是H或任选取代的直链、支链或环状的饱和或不饱和的烃基；R11、R12、R13和R14可以相同或不同，并选自氢或任选取代的直链、支链或环状的饱和或不饱和的烃基；R15和R16可以相同或不同，并选自任选取代的直链、支链或环状的亚烷基、亚烯基、亚炔基或者杂环二价基团；p是大于或等于1的整数。
16.如权利要求15所述的凝胶，其特征在于，所述聚硅氧烷是聚甲基硅氧烷(PDMS)，是结构式(III)表示的，且A和A’是羟基，R11至R14是甲基，R15和R16按权利要求15所述定义的化合物。
17.如权利要求15所述的凝胶，其特征在于，结构式(III)表示的化合物是1，3-二(4-羟基丁基)四甲基二硅氧烷(BHTD)，其中A和A’是OH，R1、R2、R3和R4是甲基，R15和R16是丁基，R17是O。
18.如权利要求9所述的凝胶，其特征在于，所述的含硅的聚碳酸酯是下面结构式(IV)的聚合物 式中，R11、R12、R13、R14和R15按权利要求15所述定义；R16是任选取代的直链、支链或环状的亚烷基、亚烯基、亚炔基或者杂环二价基团；R17是二价连接基团；R18和R19可以相同或不同，且选自氢或任选取代的直链、支链或环状的饱和或不饱和的二价烃基；A和A’按权利要求15所述定义；m、y和z是0或大于0的整数；x是0或大于0的整数。
19.如权利要求5所述的凝胶，其特征在于，所述聚异氰酸酯(b)是聚合的4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、亚甲基二环己基二异氰酸酯(H12MDI)、对-亚苯基二异氰酸酯(p-PDI)、反-环己烷-1，4-二异氰酸酯(CHDI)、1，6-二异氰酸根合己烷(DICH)、1，5-二异氰酸萘酯(NDI)、对-四甲基二甲苯二异氰酸酯(p-TMXDI)、间-四甲基二甲苯二异氰酸酯(m-TMXDI)、2，4-甲苯二异氰酸酯(2，4-TDI)，它们的异构体或混合物，或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。
20.如权利要求6所述的凝胶，其特征在于，所述有一个或多个官能团的不含硅的化合物(c)是聚醚、聚碳酸酯或C1-6烷烃。
21.如权利要求20所述的凝胶，其特征在于，所述聚醚是下面结构式(V)表示的聚合物A-[(CH2)m-O]n-A′(V)式中A和A’按照权利要求15所述定义；m为大于或等于4；n为2-50。
22.如权利要求20所述的凝胶，其特征在于，所述聚醚是Voranol，它是通过甘油与环氧丙烷或N，N，N′-三(2-羟基丙基)-N′-羟基乙基乙二胺(Poly Q)进行碱催化反应形成的聚醚三醇。
23.如权利要求21或22所述的凝胶，其特征在于，所述聚醚的分子量为200-5000。
24.如权利要求20所述的凝胶，其特征在于，所述聚碳酸酯是聚(碳酸亚烃酯(carbonate alkylene))；碳酸亚烃酯与烷二醇反应制得的聚碳酸酯或是通过碳酸亚烃酯与1，3-二(4-羟基丁基)-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷(BHTD)和/或烷二醇反应制备的硅基的聚碳酸酯。
25.如权利要求20所述的凝胶，其特征在于，有一个或多个官能团是C1-6烷烃是甲烷-二醇、丁烷-二醇或者己烷-二醇。
26.如权利要求1所述的凝胶，其特征在于，所述凝胶的NCO/OH或NH2比值小于1。
27.如权利要求26所述的凝胶，其特征在于，所述NCO/OH或NH2的比值为0.4-0.7。
28.如权利要求1所述的凝胶，其特征在于，所述凝胶的可提取物小于35％。
29.一种制备权利要求5或6所述的凝胶的方法，该方法包括以下步骤(i)对组分(a)、(b)和存在时的(c)进行混合
30.一种制备权利要求5或6所述的凝胶的方法，该方法包括以下步骤(i)使组分(a)和(b)反应，形成有活性聚异氰酸酯端基的预聚物；(ii)对步骤(i)的预聚物与存在时的组分(c)进行混合。
31.如权利要求29或30所述的方法，其特征在于，在步骤(i)中添加选自以下的一种或多种添加剂催化剂、抗氧化剂、自由基抑制剂、稳定剂、润滑剂、染料、颜料、无机和/或有机填料、增强剂和引发剂。
32.一种制备权利要求5或6所述的凝胶的方法，该方法包括以下步骤(i)对组分(a)和(b)以及存在时的(c)与光引发剂进行混合；(ii)对步骤(i)的混合物进行UV辐照。
33.一种生物材料、器件、制品或植入物，它们全部或部分由权利要求1-28中任一项所述的凝胶构成。
34.如权利要求33所述的材料、器件、制品或植入物，其特征在于，所述的材料、器件、制品或植入物选自软组织植入物；矫形关节或关节部分；骨固定缝线；面重建外科；受控制的药物释放器；在锁眼手术(key hole surgery)中的部件；生物传感器；用于插入医疗器件、输液和流动控制器件的的工具和附件；以及尿道、神经系统或脉管填充剂。
35.一种乳房植入物，该植入物全部或部分由权利要求1-28中任一项所述的凝胶构成。
36.一种用于医疗植入物的填充材料，该材料包含权利要求1-28中任一项所述的凝胶。
37.一种如权利要求9所述的结构式(I)或(II)表示的化合物。
38.一种制备如权利要求9所述的结构式(I)或(II)表示的化合物的方法，该方法包括以下步骤(i)使下面结构式(A)或(B)的化合物与下面结构式(C)的化合物反应； 式中，R3至R10和x如上定义，y′为0-10； (ii)使步骤(i)的产物进行硅氢化。
全文摘要
本发明涉及含硅的生物稳定的凝胶及其制备方法。该凝胶的性能使它能用于制备和修复生物材料以及医疗器件、制品或植入物，尤其是制造软组织植入物，如乳房植入物，以及修复矫形用关节如脊椎盘。
文档编号C08F30/08GK101039982SQ200580032323
公开日2007年9月19日 申请日期2005年9月28日 优先权日2004年9月29日
发明者A·D·帕德萨吉卡, T·萨奈纳恩, S·文卡特拉马尼, M·梅拉比, M·鲍恩 申请人:阿奥技术生物材料控股有限公司