一种易功能化易加工的超分子生物弹性体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物弹性体领域，特别涉及一种易功能化易加工的超分子生物弹性体 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 生物可降解的生物相容的弹性体（生物弹性体）[Liu QY, Jiang L, Shi R, Zhang LQ. Prog Polym Sci 2012;37:715-65]由于其能够模拟很多天然组织的力学性能，同时顺 应体内动态的力学环境，从而在组织工程、药物缓释、生物传感器等诸多领域体现了良好的 应用前景。生物弹性体分为热塑性和热固性两类。热塑性的生物弹性体具有良好的可加工 性，但是通常缺乏自由的功能基团，难于功能化，表现出生物惰性。相反的，热固性的生物弹 性体，容易被生物功能化，但是其加工相对困难。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种易功能化易加工的超分子生物弹性体及 其制备方法，该生物弹性体兼有热固性和热塑性弹性体的优点，既具有良好的加工性，又容 易功能化。
[0004] 本发明的一种易功能化易加工的超分子生物弹性体，所述超分子生物弹性体为 PSeD-UPy，结构式为
其中，R为CxH2x+1或 CxF2x+i? 10?n^3?m^ 1? n+m ^ 500 〇
[0005] 本发明的一种易功能化易加工的超分子生物弹性体的制备方法，包括：
[0006] 将易产生氢键的官能体系引入功能化化学交联生物弹性体的预聚体中，得到易功 能化易加工的超分子生物弹性体。
[0007] 所述易产生氢键的官能体系为2-脲基六亚甲基异氰酸酯-4-羟基-6烷基嘧啶酮 UPy-HI〇
[0008] 所述功能化生物弹性体的预聚体为含有羟基、氨基、羧基或巯基的高分子。
[0009] 具体为：将酸诱导环氧开环反应制备得到了类聚癸二酸甘油酯PGS弹性体预聚物 的功能化聚酯聚癸二酰基甘油二酯PSeD，随后相对于PSeD上羟基的20mol %~90mol %加 入2-脲基六亚甲基异氰酸酯-4-羟基-6甲基嘧啶酮UPy-HI，100-120°C、48-72h反应得到 超分子生物弹性体PSeD-UPy。
[0010] PSeD 的合成参考文献[You Z，Cao H，Gao J，Shin PH，Day BW，Wang Y. Biomaterials 2010 ;31:3129-38]。将 PSeD 与按相对于 PSeD 上羟基的 20mol % ~ 90mol%加入 UPy-HI，反应 100-120°C，48-72h)得到 PSeD-UPy〇
[0011] 本发明选取了被广泛应用的生物弹性体聚（癸二酸甘油酯）[Poly(glycerol sebacate)，PGS][Rai R, Tallawi M, Grigore A, Boccaccini AR. Prog Polym Sci 2012 ； 37:1051-78]作为母核来实践设计。首先采用近年来自行发展的酸诱导环氧开环反应制 备了相对高分子量，结构规整的PGS精炼形式聚（癸二酰基甘油二酯）[Poly(sebacoyl glyceride)，PSeD]。然后对其羟基进行改造，接上 UPy-HI [Folmer BJB, Si jbesma RP, Versteegen RM, van der Rijt JAJ,Meijer Eff. Adv Mater 2000 ； 12:874-8. ]n[Dankers PYW,HarmsenMC, Brouwer LA, Van Luyn MJA,Meijer EW. Nature Mater 2005 ;4:568-74]的 结构，制备PSeD-UPy超分子弹性体。
[0012] 有益效果
[0013] 本发明的材料兼有热固性和热塑性弹性体的优点，提供了将类似的热固性生物弹 性体改造为热塑性生物弹性体的通用的思路和方法，有望发展出一系列既具有良好的加工 性，又容易功能化的生物弹性体，为相关的生物医学应用提供更理想的新材料。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明超分子生物弹性体的设计原理图；
[0015] 图2为本发明超分子生物弹性体PSeD-UPy的合成路线；
[0016] 图 3 为 PSeD_UPy60 and PSeD_UPy80 的拉伸测试图（A)以及 PSeD_UPy80 的循环 拉伸测试图（B);
[0017] 图4为PSeD_UPy60, PSeD_UPy80和对照组PLGA and PSeD的3T3成纤维细胞培养 图；
[0018] 图5为PSeD_UPy80和PLGA的老鼠皮下种植实验结果图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
[0020] 实施例1
[0021] PSeD由酸诱导环氧开环反应来制备。其上羟基和UPy-HI (2-Ureid〇-4[lH]-pyrim idinones hexanemethylene isocynate)反应得到目标产物，控制UPy-HI的投料比（相对 于PSeD上的羟基）分别为20 %、40 %、60 %、80 %获得了 一系列材料，标记为PSeD-UPy20、 PSeD_UPy40、PSeD_UPy60和PSeD_UPy80。对这些材料的结构、热学性质和体内外相容性等 各种性质分别进行了表征。
[0022] 数据结果：
[0023] 其结构通过核磁谱图进行了确认。DSC实验显示PSeD-UPy系列的玻璃转化温度 均低于室温（Tg(PSeD UPy6。) = -5. 47°C，T g崎D UPyS。) = 1. 96°C )，在 _70°C到 150°C之间并未发 现明显的熔融峰和结晶峰，所以表明其在室温和人体体温附近是无定形的。拉伸实验证实 PSeD-UPy系列具有良好的弹性，其杨氏模量和最大拉伸强度都明显优于交联的PSeD弹性 体，同时还又具有相当的延伸率（表1，图3)。并且其力学性能可以通过调节UPy单元的含 量有效地调控。
[0024] 表 1
[0025]
[0026] 接着用3T3成纤维细胞培养（图4)和老鼠皮下种植实验（图5)分别考察了 PSeD-UPy材料的体内外相容性。证实其具有和被广泛应用的生物材料聚乳酸-乙醇酸 (PLGA)相当的良好的细胞和组织相容性。
【主权项】
1. 一种易功能化易加工的超分子生物弹性体，其特征在于：所述超分子生物弹性体CxF2x+^ 10,11^3,111^I,n+m500 〇2. -种易功能化易加工的超分子生物弹性体的制备方法，包括： 将易产生氢键的官能体系引入功能化化学交联生物弹性体的预聚体中，得到易功能化 易加工的超分子生物弹性体。3. 根据权利要求2所述的一种易功能化易加工的超分子生物弹性体的制备方法，其特 征在于：所述易产生氢键的官能体系为2-脲基六亚甲基异氰酸酯-4-羟基-6烷基嘧啶酮 UPy-HI〇4. 根据权利要求2所述的一种易功能化易加工的超分子生物弹性体的制备方法，其 特征在于：所述功能化化学交联生物弹性体的预聚体为含有羟基、氨基、羧基或巯基的高分 子。5. 根据权利要求2所述的一种易功能化易加工的超分子生物弹性体的制备方法，其特 征在于： 将酸诱导环氧开环反应制备得到了类聚癸二酸甘油酯PGS弹性体预聚物的功能化聚 酯聚癸二酰基甘油二酯PSeD，随后相对于PSeD上羟基的20mol%~90mol%加入2-脲基六 亚甲基异氰酸酯-4-羟基-6甲基嘧啶酮UPy-HI，100-120°C、48-72h反应得到超分子生物 弹性体PSeD-UPy。
【专利摘要】本发明涉及一种易功能化易加工的超分子生物弹性体及其制备方法，所述超分子生物弹性体为PSeD-UPy。制备方法包括：将易产生氢键的官能体系引入功能化生物弹性体中，得到易功能化易加工的超分子生物弹性体。本发明的材料兼有热固性和热塑性弹性体的优点，提供了将类似的热固性生物弹性体改造为热塑性生物弹性体的通用的思路和方法，有望发展出一系列既具有良好的加工性，又容易功能化的生物弹性体，为相关的生物医学应用提供更理想的新材料。
【IPC分类】C08G63/91
【公开号】CN105037701
【申请号】CN201510362569
【发明人】游正伟, 黄鹏, 王少飞
【申请人】东华大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月25日