一种表面具有仿生结构的血液相容性聚乳酸自增强材料及其制备方法
【专利说明】
一.技术领域
[0001]本发明涉及一种表面具有仿生结构的血液相容性聚乳酸自增强材料的制备方法，属于生物医用高分子材料和高分子材料加工技术领域。
二.【背景技术】
[0002]聚乳酸是一种人工合成的热塑性脂肪族聚酯，其原料乳酸来源于玉米、谷物等可再生资源，无毒、无刺激性，具有优良的生物相容性和完全生物可降解性，是经FDA批准可用于人体的可降解生物材料，广泛应用于手术缝合线、药物控制释放体系、骨折内固定物及组织工程支架等材料。
[0003]随着现代临床医学的迅速发展，尤其是植入式人工器官和介入性诊疗技术的广泛应用，在心血管系统、人造心脏瓣膜、心室辅助循环系统、血液透析系统、介入性诊疗用气囊和导管等方面，越来越多的生物材料和医疗器械需要材料与血液直接相接触，因此，血液相容性已成为生物材料最为重要的性能指标之一。然而，聚乳酸分子结构中存在大量的酯键，亲水性差，不具备细胞外基质材料良好的细胞和组织相容性，进而降低了其血液相容性及抗凝性，使其在作为与血液直接接触材料应用方面受到限制。另一方面，由于聚乳酸刚硬质脆，机械强度不高，难以满足某些医疗修复人体部件的要求，因此有必要对其进行改性，提高其血液相容性，改善力学强度。
[0004]目前，涉及研究制备各类具有血液相容性聚乳酸的专利技术有主要有:CN102675674A将聚乳酸进行氨基化改性，使其表面带上正电荷，再通过层层自组装在其表面修饰上溶菌酶和香菇多糖硫酸酯，使所制得的聚乳酸材料表面具有抗菌活性和改善的血液相容性；CN103159947A利用氨基化聚乳酸上的氨基与2-丙烯酰氧基乙基磷脂胆碱的双键进行Micheal加成反应，实现对聚乳酸的磷脂胆碱仿生修饰，提高材料的细胞相容性及血液相容性；CN104069743A利用多巴胺在聚乳酸薄膜表面构筑活性层，引发两性离子在膜表面发生原子转移自由基聚合，将两性离子接枝在聚乳酸薄膜表面，提高薄膜亲水性，减小血液透过阻力。总之，在改善聚乳酸血液相容性方面的研究报道较少，大都是通过对聚乳酸进行表面修饰在其表面引入生物活性物质、增加其亲水性来改善聚乳酸的抗凝血性能。
[0005]对聚乳酸的增强增韧改性研究相对较多，例如CN104387733A、CN102675523ACN1760266、CN104312118A、CN1680487、CN1488673等，改性方法主要分为两大类:一类为以共聚、交联为主的化学改性，其效果显著，但成本较高，制备过程较复杂。另一类方法为共混和填充等物理改性，将聚乳酸与改性淀粉、聚己二酸丙三醇酯、聚己内酯等柔性生物降解材料，聚烯烃弹性体、聚酰胺弹性体及聚氨酯弹性体等，纤维素及其微晶，剑麻、亚麻、丝素纤维等各种天然纤维、偏磷酸钙晶须等共混，以提高断裂韧性和拉伸强度。由于聚乳酸与填充材料的极性、结晶性等物理化学性质存在较大差别，复合物组分之间相容性及低界面结合强度成为此类方法的主要问题，增强增韧效果有限。三.
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种表面具有仿生结构的血液相容性聚乳酸自增强材料的制备方法，其特点是在无需进行表面生物处理的情况下，采用固相口模拉伸技术、通过熔体增强制备高度取向微纤化聚乳酸材料，在大幅提高其力学性能的同时，构建类似血管内壁的微纳米级微沟槽仿生结构，改善聚乳酸血液相容性，获得具有良好血液相容性的聚乳酸自增强材料。
[0007]本发明的目的由以下技术措施实现，表面具有仿生结构血液相容性聚乳酸自增强材料的制备方法包括以下步骤，其中所述原料分数除特殊说明外，均为重量份数:
[0008](I)具有“应变硬化”拉伸流变特性聚乳酸材料的制备
[0009]将0.05?5份环氧类支化剂、0.05?5份酸酐类支化剂、0.05?I份催化剂与干燥的聚乳酸一起加入密炼机中，于160-220°C下反应3?40min，得到具有“应变硬化”拉伸流变特性聚乳酸材料；
[0010]其中，环氧类支化剂为三环氧丙基异氰尿酸、丙三醇三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、三缩水甘油基对氨基苯酚、N，N, N’，N’ -四缩水甘油基_4，4’ 二氨基二苯基甲烷、均苯三酚三缩水甘油醚、均苯四甲酸四缩水甘油醚、1，1’，2，2’-四(对羟基苯基)乙烷四缩水甘油醚、间苯二酚缩甲醛四缩水甘油醚、双间苯二酚缩甲醛四缩水甘油醚中的任一种；
[0011]酸酐类支化剂为邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、均苯四甲酸酐、偏苯四酸二酐、3，3’，4，4’ - 二苯甲酮四甲酸二酐、丁二酸酐、顺丁烯二酸酐、十二烷基代顺丁烯二酸酐、内次甲基四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甘油三偏苯三酸酐、环戊烷四酸二酐中的任一种；
[0012]催化剂为辛酸亚锡、四苯基锡、氯化亚锡、三氧化二锑、钛酸丁酯、镧钛复合催化剂中的任一种；
[0013](2)表面具有仿生结构血液相容性自增强聚乳酸材料的制备
[0014]将由步骤(I)得到的聚乳酸材料注塑成型，制成宽度为10mm、厚度为4mm的哑铃型拉伸试样，注塑温度:170?220°C，然后将注塑试样固定在可控温调速的固相口模拉伸装置上，于60?150°C下以2.5?50mm/min的拉伸速率，使其通过截面厚度小于试样的热拉伸口模，进行拉伸取向，待拉伸达到预定的拉伸倍率后，冷却、卸载、取下试样，即得表面具有仿生结构血液相容性聚乳酸自增强材料；
[0015]其中，热拉伸口模厚度为 0.1mm、0.25mm、0.5mm、0.75mm、1mm、1.25mm、1.5mm、1.75mm、2mm、2.5mm.3mm 中的任一种。
[0016]四、本发明具有如下优点
[0017]本发明针对聚乳酸血液相容性及力学性能难以满足内植型生物医用材料相关要求的问题，首先采用反应加工中的支化反应在聚乳酸分子链上引入长支链结构，提高熔体强度，赋予其“应变硬化”的拉伸特性，拓宽聚乳酸热拉伸加工窗口 ；然后在无需进行表面生物处理的情况下，采用固相热拉伸技术实现聚乳酸分子高度取向微纤化，在大幅度提高其力学性能的同时，构建类似于生物膜及血管内壁的微沟槽及取向有序态仿生结构，调控聚乳酸的表面结构和性质，提高其血液相容