一种生物可降解材料及其制备方法和用途的制作方法

专利名称：一种生物可降解材料及其制备方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及人工合成的材料，尤其涉及一种生物可降解材料及其制备方法和用途。
背景技术：
可降解聚酯类高分子材料由于其良好的生物相容性和适宜的降解速率，可加工成 支架材料应用于组织工程或作为药物释放载体(药物辅料)和医用手术缝线。例如，其中 的聚羟基乙酸，又名聚乙醇酸或聚乙交酯(polyglycolic acid，又名polyglycolide，PGA) 目前国际上已经成功地应用PGA支架材料分别在体外和体内成功地构建软骨、肌腱、皮肤、 角膜、血管等多种组织。尤其是在肌腱和软骨的构建中，用PGA短纤维在裸鼠皮下构建出了 组织工程肌腱样组织，随后又在鸡的模型中构建出具有良好生物力学性能的肌腱组织，其 大体观和组织学结构及生物力学强度均接近正常肌腱组织。同样的支架材料，在猪的模型 中也构建出了具有生物力学性能的组织工程肌腱组织并修复相应的缺损。成熟的软骨组织 也可以通过PGA结合骨髓间充质干细胞(Bone Marrow Stromal Cells，BMSC)，在体外成功 地进行构建，并能用以修复猪关节非负重区的软骨缺损；或者用PGA和自体软骨细胞构建 软骨组织，用以修复猪关节软骨的全厚层缺损。然而，在以上的组织构建过程中，出现了几个严重的因这类材料降解而引起的科 学现象，尤其是PGA等材料，由于其降解速度相对较快，体现的现象更为突出(1)在肌腱构 建中，由于材料降解后的分解产物为酸性，如果无法及时排出，会导致细胞和材料的复合物 在植入生物体内后引起无菌性炎症反应。从而造成瘢痕形成和肌腱粘连，因此直接影响了 肌腱的修复效果；(2)在软骨的构建中，骨髓基质干细胞或其他类型的种子细胞和PGA复合 物在形成软骨样组织过程中，中心部位经常能观察到由于材料降解后酸性产物的堆积，无 法及时排出，导致中心区大范围的细胞死亡，最终形成中空的组织块。酸性降解物造成的材 料崩解是引起这种现象的主要因素之一。此外，国际上也有相关的报道指出PGA或PLA类 的器械在临床研究中，后期常引起生物体对外物的炎性反应。Hurrell等人曾经提到用〔&0)3颗粒混入聚乳酸(polylactic acid,PLA)支架内， 来中和降解过程中形成的酸，在一定程度上减轻了酸性自催化而引起的崩解现象。但是， 一方面Ca的存在，对某些组织构建不利，尤其是软骨，会影响种子细胞的分化方向；另一方 面，CaC03的中和效果很弱，且效果无法维持，释放较快，没法在降解的整个过程都起到作 用，而释放后因其溶解度很低，很难排解。因此，本领域迫切需要解决有效地控制这类材料的酸性降解问题的方法，尤其需 要提供针对细胞特性和特定组织体内构建过程的新的生物可降解材料。

发明内容
本发明旨在提供一种生物可降解材料。本发明的另一个目的是提供所述生物可降解材料的制备方法。
本发明的第三个目的是提供所述生物可降解材料的用途。本发明的第四个目的是提供聚磷酸钠的用途。在本发明的第一方面，提供了一种生物可降解材料，所述生物可降解材料含有可 降解聚酯类高分子材料和聚磷酸钠；所述的可降解聚酯类高分子材料和聚磷酸钠的相应聚 合物单体摩尔比为1 1-0. 01;所述聚磷酸钠如式I所示 其中n≥3，是整数。在另一优选例中，所述的可降解聚酯类高分子材料选自聚a-羟基酸、聚酸酐 (polyanhydrides)、聚原酸酉旨(polyorthoesters)、或聚碳酸酉旨(polycarbonate)。在另一优选例中，所述的聚a -羟基酸选自聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PGA)、聚乳 酸/乙醇酸共聚物(PLGA)、或聚羟基丁酸(PHB)。在另一优选例中，所述的可降解聚酯类高分子材料和聚磷酸钠的相应聚合物单体 摩尔比为1 1-0. 1 ；较佳地为1 1-0. 5 ；更佳地为1 0. 5-0. 1。在本发明的第二方面，提供了一种如上所述的生物可降解材料的制备方法，所述 的方法包括步骤(1)将含有聚酯类高分子材料的溶液和含有聚磷酸钠的溶液均勻混合，得到混合 溶液；和(2)将混合溶液冷冻干燥，得到如上所述的生物可降解材料；所述混合溶液中可降解聚酯类高分子材料和聚磷酸钠的相应聚合物单体摩尔比 为1 1-0.01;所述聚磷酸钠如式I所示 其中n≥3，是整数。在另一优选例中，所述的可降解聚酯类高分子材料选自聚a-羟基酸、聚酸酐 (polyanhydrides)、聚原酸酉旨(polyorthoesters)、或聚碳酸酉旨(pol ycarbonate)；所述的 聚a -羟基酸选自聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸/乙醇酸共聚物(PLGA)、或聚羟 基丁酸(PHB)。在另一优选例中，所述的方法包括步骤(a)将粉末状聚羟基乙酸或粉末状聚乳酸/乙醇酸共聚物和粉末状聚磷酸钠均勻 混合，得到混合粉末；和(b)将混合粉末在207-220°C熔融3_10分钟，得到如上所述的生物可降解材料；所述混合粉末中可降解聚酯类高分子材料和聚磷酸钠的相应聚合物单体摩尔比 为1 1-0.01;所述聚磷酸钠如式I所示 其中n≥3，是整数。在本发明的第三方面，提供了一种如上所述的生物可降解材料的用途，所述的生 物可降解材料用作组织工程化移植物的支架材料、用于制备组织工程化移植物、用于制备 手术缝线、或用于制备药物释放的载体材料(药物辅料)。在另一优选例中，所述的组织工程化移植物包括软骨移植物、肌腱移植物、血管移 植物、角膜移植物、和皮肤移植物。在本发明的第四方面，提供了一种聚磷酸钠的用途，所述聚磷酸钠用于中和可降 解聚酯类高分子材料在降解过程中产生的酸性；所述聚磷酸钠如式I所示 其中n≥3，是整数；所述的可降解聚酯类高分子材料选自聚a-羟基酸、聚酸酐(polyanhydrides)、 聚原酸酯(polyorthoesters)、或聚碳酸酯(polycarbonate)。据此，本发明提供的技术方案有效地控制了高分子材料的酸性降解问题，尤其是 提供了针对细胞特性和特定组织体内构建过程的新的生物可降解材料。


图1显示了 PGA的DSC分析结果。图2显示了 PGA和聚磷酸钠混合后压片材料的一种大体形貌。图3显示了实施例2中把PGA压片材料置于PBS溶液中溶液的pH值随时间的变 化。图4显示了实施例3中把PGA压片材料置于培养液(DMEM)中溶液的pH值随时间 的变化。图5显示了实施例4中PGA压片材料植入2周后的组织学变化情况；其中G是大体情况；A、B、C和D是高倍镜下分别观察到的a、b、c和d部位的情况；a是 正常组织部位，b是组织与材料界面，c是材料内部，d是材料与组织界面；图5⑴是单独PGA的情况，图5 (II)是PGA和STP混合后得到的压片材料的情况， 图5 (III)是PGA和SPP混合后得到的压片材料的情况，图5 (IV)是单独PGA的情况。图6显示了实施例4中PGA压片材料植入4周后的组织学变化情况；其中G是大体情况；A、B、C和D是高倍镜下分别观察到的a、b、c和d部位的情况；a是 正常组织部位，b是组织与材料界面，c是材料内部，d是材料与组织界面；图6⑴是单独PGA的情况，图6 (II)是PGA和STP混合后得到的压片材料的情况， 图6 (III)是PGA和SPP混合后得到的压片材料的情况，图6 (IV)是单独PGA的情况。
具体实施例方式发明人经过广泛而深入的研究，意外地发现可以将可降解聚酯类高分子材料和聚 磷酸钠(sodium polyphosphate, SPP)混合形成一种新的生物可降解材料，其中聚磷酸钠作 为改性物质具有较好的生物相容性，它在释放的同时中和可降解聚酯类高分子材料降解产生的酸性基团，有效地将介质中的液相稳定在一定PH值范围内。针对能够溶解PGA的溶剂有剧毒的特殊情况，发明人还创造性地采取了一种共混 及多次熔融_粉碎的方法，有效地将聚磷酸钠均勻地掺入PGA材料内，从而形成本发明提供 的新的生物可降解材料。定义如本文所用，“可降解聚酯类高分子材料”是指一种酯键水解后会露出羧基末 端的生物可降解材料。例如但不限于，聚a-羟基酸、聚酸酐(polyanhydrides)、聚原酸 酯(polyorthoesters)、和聚碳酸酯(polycarbonate)；所述的聚a-羟基酸选自聚乳酸 (PLA)、聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸/乙醇酸共聚物(PLGA)、或聚羟基丁酸(PHB)；所述的 PLGA中优选GA含量彡50 % (单体摩尔比)的，更佳地GA含量彡75 %。聚羟基乙酸(PGA)结构式为+0CH2C01如式II所示 如本文所用，“聚磷酸钠”是指如式I所示的物质 其中n≥3，是整数；优选n是3、4、5、6、7、8、9、或10。如本文所用，“三磷酸钠(sodium triphosphate, STP) ”分子式Na501(1P3，分子量 368，结构式如式III所示 如本文所用，“混合溶液”是指将溶解有可降解聚酯类高分子材料的溶液和溶解有 聚磷酸钠的溶液相混合得到的溶液，两种相混合的溶液的体积比为10 1-30 1;优选 30 1。溶解可降解聚酯类高分子材料的溶剂选自但不限于下述三氯甲烷，乙酸乙酯，四 氢呋喃，二甲基甲酰胺；溶解聚磷酸钠的溶剂是水。如本文所用，“混合粉末”是指将粉末状聚羟基乙酸(PGA)或粉末状聚乳酸/乙醇 酸共聚物和粉末状聚磷酸钠均勻混合所得到的粉末状物质。生物可降解材料本发明提供了一种生物可降解材料，它含有可降解聚酯类高分子材料和聚磷 酸钠，两者的相应聚合物单体摩尔比为1 1-0.01，较佳地为1 1-0.1;更佳地为 1 0. 5-0. 1。本发明优选的一种生物可降解材料中含有PGA或PLGA和聚磷酸钠，更佳地是含 有PGA和聚磷酸钠；PGA和聚磷酸钠的相应聚合物单体摩尔比为1 1-0.01，较佳地为 1 1-0. 1 ；更佳地为 1 1-0. 5，最佳地为 1 0. 5-0. 1。在本发明的另一优选实施例中，提供一种生物可降解材料，其中含有PGA或 PLGA和三磷酸钠，更佳地含有PGA和三磷酸钠；PGA和三磷酸钠的相应聚合物单体摩尔比为1 1-0. 01，较佳地为1 1-0. 1、1 1-0. 5;更佳地为1 0.5-0.1;最佳地为 1 0. 5-0. 2。本发明提供的生物可降解材料的形状没有特别的限制，其最终用途可以是块状、 纤维状、粉末状，也可以根据使用所需而加工为需要的形状。制备方法本发明提供的生物可降解材料可以通过如下的步骤制备得到(1)将含有聚酯类高分子材料的溶液和含有聚磷酸钠的溶液混合，高速搅拌 (30，OOOrpm)得到混合溶液；和(2)将混合溶液冷冻干燥，得到本发明提供的生物可降解材料；所述混合溶液中可降解聚酯类高分子材料和聚磷酸钠的相应聚合物单体摩尔比 为 1 1-0. 01。可以通过本领域熟知的方法将混合溶液干燥，优选减压浓缩干燥、冷冻干燥，更优 选冷冻干燥。在本发明的一个优选例中，所述的生物可降解材料可以通过一些方法获得1.将PLGA溶于三氯甲烷溶液并和含有聚磷酸钠的水溶液混合，高速搅拌 (30，OOOrpm) 10分钟，制备油包水的混合乳液；2.将混合乳液快速冷冻(_80°C) 24小时，再冷冻干燥48小时，得到本发明提供的 生物可降解材料。在本发明的另一优选实施例中，所述的含有PGA和聚磷酸钠的生物可降解材料的 制备过程为1.将颗粒状PGA用粉碎机加工成粉末状和粉末状聚磷酸钠均勻混合、烘干；2.置于压片机中在高温熔融状态下压片，在207-220°C保持3_10分钟，一般温度 低保持的时间长，反之亦然；较佳地为210-218°C保持4-8分钟；3.再次用粉碎后重复步骤2，得到本发明提供的含有PGA和聚磷酸钠的生物可降 解材料。用途本发明提供的生物可降解材料可以用作组织工程化移植物的支架材料或用于制 备组织工程化移植物；所述的组织工程化移植物包括软骨移植物、肌腱移植物、血管移植 物、角膜移植物、皮肤移植物等。所述的组织工程化移植物可以将种子细胞接种于本发明提供的生物可降解材料 上，通过体外构建获得。本发明还提供了聚磷酸钠的用途，它可以用于中和可降解聚酯类高分子材料在降 解过程中产生的酸性。聚磷酸钠可以有效地将介质中的液相稳定在一定PH值范围内，并且 具有较好的生物相容性。将聚磷酸钠和可降解聚酯类高分子材料包裹在一起，能在第一时 间内中和材料降解释放出来的末端酸性基团。因此采用聚磷酸钠来改性可降解聚酯类高分 子材料，以达到对酸性降解产物的中和并消除因酸性引起的局部炎症反应。本发明提到的上述特征，或实施例提到的特征可以任意组合。本案说明书所揭示 的所有特征可与任何组合物形式并用，说明书中所揭示的各个特征，可以任何可提供相同、 均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。本发明的主要优点在于1、首次采用高分子物质聚磷酸钠来中和PGA等可降解聚酯类高分子材料降解产 生的酸性物质；2、首次采用共混及多次熔融_粉碎的技术把聚磷酸钠均勻掺入PGA材料内；3、用药物释放的形式来及时中和支架内降解产生的酸性基团；4、首次从PGA等可降解聚酯类高分子材料本身的改性出发来抑制组织对材料的 非菌性炎症和抑制材料酸性自催化导致的材料崩解现象；5、首次将聚磷酸钠应用于组织工程支架材料上。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。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条 件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则所有的百分数、比率、比例、或份数按
重量计。本发明中的重量体积百分比中的单位是本领域技术人员所熟知的，例如是指在 100毫升的溶液中溶质的重量。除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意 义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文 中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。本发明实施例中所使用的聚羟基乙酸(PGA)和聚磷酸钠(sodium polyphosphate, SPP) /A Sigma^^,(sodium triphosphate, STP) yyvFluk￡i_$。实施例1制备生物可降解材料1. PGA固体颗粒过液氮，然后用粉碎机打碎，成粉末状；2. STP和SPP盐颗粒分别用玛瑙研钵研磨，使原来的颗粒更细小均勻，成粉末状；3.把粉碎后的PGA和STP，或者PGA和SPP均勻混合并置于烘箱120°C烘干6h ；4.将混合后的PGA和STP，或者PGA和SPP，置于压片机中在高温熔融状态下压片 成形，制成PGA-STP和PGA-SPP圆形片状材料。压片时的参数为加压到22Mpa，同时加热 到215°C，并保持压力和温度5min ；5.把以上制备的PGA-STP和PGA-SPP片放入液氮中骤冷后再次用粉碎机粉碎；6.将PGA-STP和PGA-SPP粉末混合物再次置于压片机中压片成型，即重复步骤4， 得到生物可降解材料；7.室温冷却，将得到的生物可降解材料置于干燥容器，低温保存。根据差示扫描量热(DSC)分析结果(见图1)可知，PGA的Tm = 207°C。因此在上 述实施例1的制备过程中，需要高于此熔融温度，但温度过高则使其氧化而加速降解，并且 不能维持原有的圆片形状。当加热温度达到220°C时，保持5min使其内外温度均勻，加工过 后的材料变形非常严重，不利于后续实验操作。加热温度为215°C时，材料熔融并能维持原 状，因此选用215°C和5min为压片加工温度和时间。实施例2PGA体外降解实验一
如表1进行实验分组表1体外降解实验分组a 1用和STP等量的NaCl来验证PGA和STP颗粒混合后对降解的影响。2用和SPP等量的NaCl来验证PGA和SPP颗粒混合后对降解的影响。a实验中选取PGA单体和STP或SPP的单体摩尔比为1 0. 5。组1和2的材料用实施例1中的方法获得；同时，将STP或SPP换成NaCl盐颗粒， 并把NaCl作实施例1中的类似处理，和PGA以与实施例1的相同条件制备材料，作为对照 组。把组1和组2的PGA-STP和PGA-SPP圆片置于75%酒精消毒25min。然后用磷酸 盐缓冲溶液(phosphate buffer saline, PBS，0. 1M)冲洗，用滤纸把多余的水吸掉，然后置 于25ml的PBS中，37°C静置，用pH计定期测定pH值。每组3个样。结果1、压片材料的外观1-5组不同PGA压片材料的直径均为10mm，厚度为2-3mm，见图2。单纯PGA和 PGA+TTP或PPS等之间无明显区别。实验中保持不同压片材料中PGA的量不变是为了保证 理论上能产生的酸是相等的。由于体外降解实验中，PBS的容量远远高于材料体积，因此酸 性的堆积效应不是很明显，所以没有考虑改性后材料与单纯PGA材料的厚度区别造成的影 响。设立PGA+NaCl组是为了考虑到有颗粒掺入的情况下，可能会促进PGA本身的降解，因 为盐颗粒极易溶于水，那么一旦盐颗粒溶解，会增加PGA压片材料的比表面积，因此也就增 加了和水接触的面积，而增加了水解反应的量。在这种情况下，所加入的盐颗粒的量多少和 对水解反应的加剧情况是成正比的。也就是为什么设立了两个对照组分别和我们的改性实 验组一致。2、体外降解实验如图3所示，从降解实验中pH值的变化，可以看出，单纯PGA (1组)的降解在第一 周内已使周围PBS溶液的pH值下降至6. 2左右，在第二周pH值则直线下降至3. 5-4之间， 在之后的几周内下降趋势则减缓，在五周时降至约3. 3。混入无缓冲或无中和酸性能力的中 性盐颗粒NaCl后，(4组和5组)其降解时pH值的下降进一步加剧，如图3，在降解第一周内已使PH值下降至3. 5，之后降低趋向平缓，缓慢下降，在五周时降至3. 1左右。4组和5组 之间的差别不大，可能是因为加入的盐颗粒的量差别太小，以致结果差别无统计学意义。如 混入有缓冲能力，能一定程度中和酸性的盐颗粒(2组和3组)，其pH值的下降有明显的改 善。在第一周内，2组和3组的pH值降至6. 5左右，和单纯PGA(1组)比pH值的维持不明 显。但是3组PGA+SPP组在降解第二天就有pH值的显著下降，其下降程度和4，5组雷同， 要比1组单纯PGA降解pH值下降还快。而2组则初步显示明显的pH值缓冲能力。在第二 周末，2和3组的pH值分别降至5. 5和5. 2，明显高于同期的1组单纯PGA(约3. 75)。在第 五周末时2组降至4. 2，而3组降至3. 4左右。结果表明，缓冲盐颗粒聚磷酸钠的加入还是有利于缓解PGA材料降解时pH值的 下降。不同聚合度的盐颗粒的中和效果不同，高聚合度的SPP的中和效果逊于低聚合度的 STP，可能是因为改性时颗粒的混入提高了 PGA材料的亲水性，SPP在PGA压片材料中的分 布没有低分子量的STP均勻，导致了近表面的盐颗粒的溶解对PGA比表面积增大的效果较 强，因此对PGA降解的加速效果较强。单纯盐颗粒的混入能显著加剧PGA的降解，但是如果 适当类型的缓冲盐颗粒的添加还是能改善周围PH值的下降情况。实施例3PGA体外降解实验二实验步骤，样品制备和实施例2的体外降解一样，PGA和STP的相应单体摩尔比为 1 1。把组1和组2的PGAP和PGA-STP圆片置于75%酒精消毒25min。然后用磷酸盐 缓冲溶液(phosphate buffer saline, PBS，0. 1M)冲洗，用滤纸把多余的水吸掉，然后置于 25ml的培养液(DMEM)中，37°C静置，用pH计定期测定pH值。实验结果如图4所示，从在培养液(由于培养液也是组织构建中要用到的)中的降解实验 中PH值的变化，可以看出，单纯PGA (1组)的降解在第一周已使周围培养液的pH值下降至 7 —下，在第二周pH值则直线下降至3. 5-4之间，在之后的时间内下降趋势则减缓，维持在 大约3.3。而PGA+STP组(2组)在降解一周内维持在8左右，第二周维持在7-8之间，之后 在实验时间点内维持在7-6. 7之内。而单纯培养也的PH值则一直在8以上。表2体外培养液中降解实验分组 实施例4PGA体内植入实验如表3进行实验分组表3体内植入实验分组
* 厚度与 PGA+STP、PGA+SPP 基本相同1、材料准备把用实施例1所述的方法获得的PGA-STP和PGA-SPP圆片置于75% 酒精消毒25min。然后用0. 9% NaCl灭菌生理盐水冲洗，用滤纸把多余的水吸掉。2、动物模型和手术过程选择健康小猪，用碘酒和酒精消毒猪腹下手术区，切开皮 肤，分离皮下组织形成空腔，腔底部距皮肤切口为2cm以上，每个腔内放入一植入物，缝合 皮肤。把四个样品植入同一头猪腹部皮下组织，植入物之间相距8cm以上。3、术后检测设时间点为lw，2w和4w，每个时间点重复3个样，即三头猪。术后 lw, 2w和4w后分别取材，用4%多聚甲醛固定，石蜡包埋，制成4 y m厚的切片，做常规苏木 精-伊红(HE)染色，评价植入材料周围和内部的炎症情况。结果由于体内实验是把压片材料植入到猪皮下，因此是一个相对固体的环境，相对体 外液体的降解环境中酸性的堆积更严重，而排解要困难的多，那么考察材料的崩解现象就 很有必要。因为厚度是酸性堆积的主要影响因素之一，因此在体内实验四个组中，2和3组 由于添加了改性物质而造成的厚度比1组中单纯PGA要大，就增设了 4组，其厚度和2、3组 的PGA+STP、PGA+SPP 一致。而实施例2中的4、5组即添加NaCl中性颗粒组则没有考察体 内的降解情况，原因是NaCl盐颗粒的添加对周围组织也会有额外的影响。而不利于观察因 PGA降解，引起局部的pH值下降，而引起的周围组织的非菌性炎症反应。根据组织学照片，植入一周后发现4组情况类似。而第二周时，即从体外降解实验 看PH值急剧下降的时间段，如图5所示，从大体照片看，1和4即单纯PGA组材料的形状基 本维持，材料内部基本没有组织长入。但是2和3组已很难区分周围组织和材料，有融为一 体的趋势。从高倍的组织学照片观察正常组织部位a，组织与材料界面b，材料内部c和材 料与组织界面d (b和d类似)，可以看出，单纯PGA 1和4组在界面有明显的炎症反应，而材 料中间除了炎症细胞之外，几乎没有正常组织。切片时发现4组PGA材料中间有严重的脓 水。其他组则没有。2和3组炎症细胞很少，且中间也有正常组织长入，组织和材料的相容 性较好。2组的组织相容性情况有稍优于3组。由此看出，改性组的无菌性炎症要明显少于 单纯PGA组，而单纯PGA组由于材料内部的酸性，组织很难长入。植入4周时，1和4组在植入部位可见红色坏死组织，且材料切开时均有大量脓水。 材料已失去原来形状，组织有明显的肿胀，在材料周围有包裹一层类似纤维囊的组织，尤其 是4组。1和4组中，与材料直接接触的组织中有大量密集的炎性细胞。反之，2和3改性组在4周时已与周围组织融入良好，尤其是2组，无明显的炎性细胞密集，组织和材料也均 勻分布。材料中间无空腔，切开时也没有脓水流出。3组在局部位置有少量的炎性细胞出 现，材料和组织融入较好，相互间均勻分布。2和3组均无明显的纤维囊出现。结论用高分子强缓冲剂聚磷酸钠通过多次熔融粉碎的方法混入PGA材料内，可以有效 地缓解PGA降解所造成的周围液体的pH值下降，能有效地将介质稳定在一定的PH值范围 内。通过体内皮下植入实验，也证实了用此类盐颗粒去改性PGA，不影响PGA原有的生物相 容性，并且还能有效消除材料降解时对周围组织造成的炎症影响，并能消除材料崩解或空 心现象。如果用改性后的PGA原料加工成组织工程用的支架材料也能消除相应的不利影 响。在不影响PGA原有的生物相容性的前提下，对PGA进行改性以及时、持续地中和 材料降解过程中产生的酸性产物，从而消除因材料降解的酸性产物而引起的炎症反应。改 性的及时和持续性非常重要。因为从PGA的降解过程来看，它是个水解过程，即酯键断裂， 形成酸性基团羧基为末端的低聚体，进而降解为单体乙醇酸。而低聚体中酸性末端基团的 存在对水解反应又有自催化作用，加速了降解的速率。同时，材料支架内和聚合物链之间的 酸性产物积累要早于周围溶液中PH值下降。作为组织工程支架材料，种子细胞是和材料直 接接触，材料表面的酸性微环境会直接损伤细胞、细胞基质以及细胞分泌的各种活性蛋白 质类物质。所以PGA材料的酸性降解产物应该从一开始就加以控制和调节，并且持续到降 解的全过程。因此，本发明提出的是采用药物包裹的技术把一种高分子强缓冲剂聚磷酸钠 (sodium polyphosphate, SPP)引入PGA材料内。在释放的同时中和PGA降解产生的酸性 基团。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范 围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术 实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将 被视为涵盖于该权利要求范围之中。
权利要求
一种生物可降解材料，其特征在于，它含有可降解聚酯类高分子材料和聚磷酸钠；所述的可降解聚酯类高分子材料和聚磷酸钠的相应聚合物单体摩尔比为1∶1-0.01；所述聚磷酸钠如式I所示式I其中n≥3，是整数。F2009100496059C0000011.tif
2.如权利要求1所述的生物可降解材料，其特征在于，所述的可降解聚酯类高分子材 料选自聚a-羟基酸、聚酸酐(polyanhydrides)、聚原酸酯(polyorthoesters)、或聚碳酸 酉旨(polycarbonate)。
3.如权利要求2所述的生物可降解材料，其特征在于，所述的聚a-羟基酸选自聚乳酸 (PLA)、聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸/乙醇酸共聚物(PLGA)、或聚羟基丁酸(PHB)。
4.如权利要求1所述的生物可降解材料，其特征在于，所述的可降解聚酯类高分子 材料和聚磷酸钠的相应聚合物单体摩尔比为1 1-0. 1;较佳地为1 1-0. 5;更佳地为 1 0. 5-0. 1。
5.一种如权利要求1-4任一所述的生物可降解材料的制备方法，其特征在于，所述的 方法包括步骤(1)将含有聚酯类高分子材料的溶液和含有聚磷酸钠的溶液均勻混合，得到混合溶液；和(2)将混合溶液冷冻干燥，得到如权利要求1-4任一所述的生物可降解材料；所述混合溶液中可降解聚酯类高分子材料和聚磷酸钠的相应聚合物单体摩尔比为 1 1-0. 01;所述聚磷酸钠如式I所示 其中n≥3，是整数。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的可降解聚酯类高分子材料选 自聚a-羟基酸、聚酸酐(polyanhydrides)、聚原酸酯(polyorthoesters)、或聚碳酸酯 (polycarbonate)；所述的聚a -羟基酸选自聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸/乙 醇酸共聚物(PLGA)、或聚羟基丁酸(PHB)。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的方法包括步骤(a)将粉末状聚羟基乙酸或粉末状聚乳酸/乙醇酸共聚物和粉末状聚磷酸钠均勻混 合，得到混合粉末；和(b)将混合粉末在207-220°C熔融3-10分钟，得到如权利要求1_4任一所述的生物可 降解材料；所述混合粉末中可降解聚酯类高分子材料和聚磷酸钠的相应聚合物单体摩尔比为 1 1-0. 01;所述聚磷酸钠如式I所示 Na式 I 其中n≥3，是整数。
8.—种如权利要求1-4任一所述的生物可降解材料的用途，其特征在于，用作组织工 程化移植物的支架材料、用于制备组织工程化移植物、用于制备手术缝线、或用于制备药物 释放的载体材料(药物辅料)。
9.如权利要求8所述的用途，其特征在于，所述的组织工程化移植物包括软骨移植物、 肌腱移植物、血管移植物、角膜移植物、和皮肤移植物。
10.一种聚磷酸钠的用途，其特征在于，用于中和可降解聚酯类高分子材料在降解过程中产生的酸性；所述聚磷酸钠如式I所示 ONa Na式 I 其中n≥3，是整数；所述的可降解聚酯类高分子材料选自聚a-羟基酸、聚酸酐(polyanhydrides)、聚原 酸酉旨(polyorthoesters)、或聚碳酸酉旨(polycarbonate)。
全文摘要
本发明公开了一种生物可降解材料及其制备方法和用途。所述的生物可降解材料含有可降解聚酯类高分子材料和聚磷酸钠；所述的可降解聚酯类高分子材料和聚磷酸钠的相应聚合物单体摩尔比为1∶1-0.01；所述聚磷酸钠如式I所示式I其中n≥3，是整数。
文档编号C08L67/00GK101864153SQ20091004960
公开日2010年10月20日 申请日期2009年4月20日 优先权日2009年4月20日
发明者刘伟, 岑莲, 崔磊, 曹谊林, 李喆 申请人:上海国睿生命科技有限公司