一种可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架及其制备方法和应用，先以2,2′-二硫二乙醇为引发剂，通过开环聚合方法合成含二硫键的双端羟基的聚己内酯；再通过与含二硫键的二异氰酸酯反应，形成含二硫键的聚酯型聚氨酯；再用氯化钠溶液浸渍生物模板藤后再煅烧，得藤的负模多孔氯化钠；最后以含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液浸泡藤的负模多孔氯化钠，再经干燥、去除负模后获得蜂窝状聚氨酯多孔支架，其聚氨酯的分子结构式为本发明工艺简单、易批量制备、制得的支架具有生物降解可控性强的优点，其蜂窝状孔结构利于支架内外物质传输，能够用作组织再生修复的多孔支架，是一种综合性能优异的组织工程支架材料。
【专利说明】一种可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物材料领域，特别涉及一种可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]组织工程是一种新兴的再生医学技术，它是利用工程学和生物学的基本原理和方法，研究和开发能修复、改善和替换人体组织或器官功能的一类技术。在组织/器官结构修复和功能恢复领域被寄予厚望。组织工程技术是通过在多孔支架上种植特定细胞，经体外或体内培养以形成特定结构的组织/器官，以恢复其功能。多孔支架在决定工程化组织结构和功能中发挥着至关重要的作用，因此开发空间结构和材料功能性质双重仿生的多孔支架是组织工程技术成功的关键。
[0003]在组织工程中，多孔支架包含支架材料和支架孔结构两重含义。通常，支架材料应该具有良好的生物相容性、生物力学性能、生物可降解性及降解产物无毒性，以及工艺方便性，目前多为可生物降解的高分子材料。在众多备选材料中，人工合成的生物聚酯类高分子，由于具有原料来源广泛，降解性能和力学性能可调、成型方法灵活等优点，已成为各种生物医用材料的首选。然而，聚酯类材料在组织工程中应用的最大缺点是降解速度可控性不够理想，且降解产物呈酸性，易诱发炎症。而聚氨酯则以其独特的力学性能被认为是极具潜力的组织工程支架材料。然而，聚氨酯材料用作组织工程支架材料时，在生物相容性和生物可降解性方面需要改善。例如，专利号为201210560386.2的中国专利公开了一种利用多肽RGD修饰聚氨酯以提高生物相容性的方法。早期的生物医用聚氨酯材料应用形式多是人造血管、各种导管等，对生物可降解性不作要求或要求不高。与此不同的是，拟用作组织工程支架的聚氨酯则需要较好的生物降解可调性，以获得与新生组织生长速度匹配的降解速度。
`[0004]组织工程支架的多孔结构主要包括泡沫状、网眼状、蜂窝状和纤维状等。制备这些孔结构的方法主要包括浙滤法、冷冻干燥法、致孔剂法、相分离法等。其中，由于蜂窝状孔结构的多孔支架可促进支架内外养分传输，利于支架内部细胞的成活和生长，在组织工程中受到特别的重视。目前已发展了单向冷冻干燥法、微针阵列模板法、快速成型法和离子胶凝法等，虽然关于它们的研究均取得了一些进展，但仍存在孔道直径小或孔隙率低等缺点。最近，专利号为201010602753.1的中国专利公开了一种利用植物多孔组织作为模板制备蜂窝状多孔支架的技术，可以获得孔径范围为10~160微米的蜂窝状孔结构，然而该方法步骤较多、工艺复杂。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架及其制备方法和应用，该制备方法原料易得、反应条件温、制得的聚氨酯支架具有生物降解可控性强的优点，能够用于基于组织工程的组织再生修复。
[0006]为达到上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0007]可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架，其聚氨酯的分子结构式如下所示:
[0008]
【权利要求】
1.一种可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架，其特征在于，其聚氨酯的分子结构式如下所示:
2.根据权利要求1所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架，其特征在于:其形貌为蜂窝状，孔隙率为76%~92%，含有直径为80~300微米的管状孔，管状孔的孔壁上含有大小为10~20微米的微孔。
3.—种如权利要求1或2所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)含二硫键的双端羟基聚己内酯的合成:按摩尔比为1:出~18)在反应容器中加入无水的引发剂2，2' - 二硫二乙醇和单体己内酯，再加入己内酯摩尔量5%。~1%的催化剂异辛酸亚锡，在惰性气氛保护下在110~130°C反应24~48小时，将反应得到的产物提纯后再真空干燥，得到含二硫键的双端羟基聚己内酯； 2)含二硫键的聚酯型聚氨酯的合成:按摩尔比为(1.02~1.05):1将含二硫键的二异氰酸酯和步骤I)得到的含二硫键的双端羟基聚己内酯置于反应容器中作为反应物，然后加入无水甲苯作为溶剂，形成含反应物的有机溶液，再在惰性气氛保护下加入反应物质量0.5%~1%的催化剂二月桂酸二丁基锡，在65°C~90°C下反应5~10小时，将反应得到的产物提纯后再真空干燥，得到含二硫键的聚酯型聚氨酯； 3)负模多孔氯化钠的制备:将生物模板藤加工成样品，利用NaCl溶液反复对样品进行浸溃后干燥的操作，得到藤/NaCl复合物，将藤/NaCl复合物干燥后煅烧，按I~:TC /分钟的升温速率从室温升温至350°C并保温2~6小时，再以10~30°C /分钟的升温速率升至790°C，保温20分钟至2小时后 降至室温，得到藤的负模多孔氯化钠； 4)可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备:将步骤2)得到的含二硫键的聚酯型聚氨酯加入到无水有机溶剂中，配成质量浓度为10%~30%的含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液，将藤的负模多孔氯化钠置于含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液中，在真空环境中保持2~4小时，使含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液进入藤的负模多孔氯化钠，然后将浸溃了含二硫键的聚酯型聚氨酯的无水有机溶液的藤的负模多孔氯化钠取出，真空干燥，再在水中浸泡以去除氯化钠，最后经干燥即得到可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架。
4.根据权利要求3所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，其特征在于:所述的步骤I)中的反应产物用二氯甲烷溶解/乙醚沉淀方法进行提纯； 所述的步骤2)中的反应产物用二甲基甲酰胺溶解/乙醚沉淀方法进行提纯； 所述的步骤2)中的真空干燥的温度为45°C。
5.根据权利要求3所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，其特征在于:所述的步骤2)中的含二硫键的二异氰酸酯为二硫代二甲基异氰酸酯、2，2' -二硫代二乙基异氰酸酯或3，3' - 二硫代二丙基异氰酸酯； 所述的步骤2)中的含反应物的有机溶液中反应物的质量浓度为15%~35%。
6.根据权利要求3-5中任意一项所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，其特征在于:所述的步骤3)中的NaCl溶液为饱和溶液； 所述的藤/NaCl复合物的干燥温度为120°C。
7.根据权利要求3-5中任意一项所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，其特征在于:所述的步骤3)中的藤/NaCl复合物中NaCl和藤的质量比为(150~200):100。
8.根据权利要求3-5中任意一项所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，其特征在于:所述的步骤4)中的无水有机溶剂为无水的二甲基甲酰胺、四氢呋喃或 甲基亚讽。
9.根据权利要求3-5中任意一项所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，其特征在于:所述的步骤4)中的真空环境为-0.06~-0.09MPa ； 所述的步骤4)中的真空干燥是在35~50°C下真空干燥2天； 所述的步骤4)中的浸泡时间为2天，浸泡期间每5小时换一次水。
10.权利要求1或2所述的可生物还原降解型蜂窝状聚氨酯支架在基于组织工程的组织再生修复用支架方面的应用。`
【文档编号】C08G63/08GK103495203SQ201310406610
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】钱军民, 金欣霞, 胥伟军, 柳雪峰 申请人:西安交通大学