一种双亲性嵌段共聚物、可吸收骨蜡及制法的制作方法

本发明属于止血材料
技术领域：
，具体涉及一种双亲性嵌段共聚物、可吸收骨蜡及制法。
背景技术：
：临床上，骨科、胸外科、神经外科等手术过程中常会涉及到骨质破坏，造成松质骨创面渗血。骨松质创面因为组织结构松散、血运丰富形成密布的血窦、组织中血管收缩性差、血小板聚集、血凝块难以粘附于骨创面等原因，术中出血时往往难以靠血管收缩自行止血，亦难以靠电凝、钳夹、止血纱布、明胶海绵填塞等常规方法进行有效止血。目前，临床常用骨蜡进行松质骨创面止血。骨蜡止血的作用机理是物理填塞，对松质骨出血创面进行机械封堵，从而实现止血。传统骨蜡的主要成分是蜂蜡、凡士林等，其止血快速，封堵性能优异，并具有良好的软化性能，用手搓揉变软后能很好的塑型，在临床上应用广泛。但传统骨蜡生物相容性差，且不能够被机体降解吸收，会作为异物长期留存于体内，不仅阻碍骨修复，还可能引发异物反应，引起局部疼痛、伤口感染等并发症。baxter公司生产的bonehemostasismaterial产品(专利号cn1780596b、cn104010669a)以及wndm公司的hemaquelltm产品，其成分为水溶性的烷氧基共聚物的混合物。是目前临床应用最为广泛的可吸收骨蜡产品，具有良好的操作性能和生物安全性，且48h内即可完全溶解，不影响骨愈合。但该产品为完全水溶性成分，遇血液后表面快速液化导致封堵强度降低，止血效果不佳。美国专利us6387391、us9433639，国内专利cn108939138a公开了可降解聚酯和共聚酯在骨蜡中的应用。产品具有优异的生物安全性和操作性，且封堵性能良好，能用于出血量较大的创面止血。但该材料疏水性高，崩解及降解速度缓慢，影响骨愈合，且异物反应时间长。如cn108939138a中公开的产品降解周期为6个月。中国专利cn109908397a、cn1727013a、cn109453419a，美国专利us6420454b1将非水溶性的聚酯与水溶性聚合物共混，使材料同时不仅具有优异的封堵性能，又能快速解除占位，不影响骨愈合。物理共混解决了聚酯类材料崩解慢影响骨愈合的问题。但物理共混的水溶性成分植入人体后在周围组织液的作用下会快速从蜡块中游离出，显著降低材料的止血有效性，且不能改善剩余非水溶性聚酯材料的降解性能。us9433639中公开了一种peg、pla、pga的共聚物，但并未公开任何材料细节，而pla和pga的熔点分别为173-178℃和225-230℃，与peg共聚很难得到密封性、硬度、粘手性等各方面均表现良好的骨蜡材料。cn109675094a、cn109481726、cn109200332a、cn109432487a等专利还公开了一些以天然材料为主要成分(如透明质酸、淀粉、角蛋白、明胶、壳聚糖等)的可吸收骨蜡。这一类材料往往是海绵状或粉状，在常规软组织出血中止血效果显著，但应用于骨松质创面渗血往往止血效果不理想。此外，天然材料来源及工艺稳定性差，且存在免疫原性、过敏等各种问题。目前尚无任何该类型的可吸收骨蜡产品上市。因此，提供一种可降解骨蜡，在快速止血的同时能够被机体降解吸收，不影响后期骨愈合，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。技术实现要素：本发明的目的之一在于，提供一种双亲性嵌段共聚物，其用作骨蜡时，具有良好的封堵性能、快速崩解不占位、不影响骨愈合、快速降解无长期异物反应、手感操作性能好、良好的细胞相容性、局部酸性小、易于稳定化生产。本发明的目的之二在于，提供该双亲性嵌段共聚物的制备方法。本发明的目的之三在于，提供一种包含该双亲性嵌段共聚物的骨蜡。本发明的目的之四在于，提供该骨蜡的制备方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：本发明一种双亲性嵌段共聚物，其特征在于，其亲水段为水溶性的聚氧乙烯链，疏水段为半结晶的酯链；所述酯链为三亚甲基碳酸酯与ε-己内酯的二元共聚物；所述双亲性嵌段共聚物结构通式如下：peg(—ptcl)n，其中n为1～8；其中，peg为聚乙二醇或聚乙二醇单甲醚；ptcl为三亚甲基碳酸酯与ε-己内酯的二元共聚物。本发明所述双亲性嵌段共聚物为亲水醚链与疏水酯链的双亲结构，是一种高亲水性，但不溶解的可降解聚合物。醚链能够有效改善酯链的亲水性，大幅度缩短产品的崩解和降解时间；酯链能够保持材料不直接水溶，显著改善材料的封堵有效性。本发明的技术方案中，所述双亲性嵌段共聚物为多轴聚合物或单轴聚合物；优选地，所述双亲性嵌段共聚物为多轴聚合物时，由多臂聚氧乙烯尾接半结晶的酯链构成；更优选地，所述多臂聚氧乙烯为分子量5000-20000的三臂聚乙二醇、四臂聚乙二醇或其他多臂聚乙二醇中的一种或几种；优选地，所述双亲性嵌段共聚物为单轴聚合物时，由单轴线性聚氧乙烯尾接半结晶的酯链构成；更优选地，所述单轴线性聚氧乙烯为分子量600-1500的聚乙二醇、或聚乙二醇单甲醚中的一种或两种。本发明的技术方案中，所述双亲性嵌段共聚物为多轴聚合物时，其n＝3～8。本发明的技术方案中，所述双亲性嵌段共聚物为单轴聚合物时，其n＝1～2。本发明的一些实施例中，所述双亲性嵌段共聚物中，所述双亲性嵌段共聚物为多轴聚合物时，聚氧乙烯链的质量分数为15％-45％，其余为酯链；所述双亲性嵌段共聚物为单轴聚合物时，所述聚氧乙烯链的质量分数为8％-13％，其余为酯链。本发明的技术方案中，所述酯链包含非结晶段和结晶段两部分；优选地，结晶段的摩尔百分数为25％-65％，其余为非结晶段；更优选地，结晶段的摩尔百分数为30％、35％、40％、45％、50％、60％中的一种。本发明的技术方案中，所述酯链中，非结晶段的三亚甲基碳酸酯和ε-己内酯的摩尔比为40-80：20-60；或/和结晶段的三亚甲基碳酸酯和ε-己内酯的摩尔比为0-30：70-100。本发明中通过设置结晶段，使双亲性嵌段共聚物具备良好的支撑强度，能起到封堵止血的作用；通过设置非结晶段，使双亲性嵌段共聚物具备良好的揉搓性能，便于操作。本发明的技术方案中，所述酯链中，三亚甲基碳酸酯的摩尔百分数为20-50％，其余为ε-己内酯；优选地，三亚甲基碳酸酯的摩尔百分数为25％、30％、35％、40％、45％中一种。本发明所述的双亲性嵌段共聚物的制备方法，采用两步法制成，以含有羟基官能团的聚氧乙烯作为引发剂，以辛酸亚锡作为催化剂，与三亚甲基碳酸酯、ε-己内酯单体进行熔融开环聚合，反应一定时间后，再加入ε-己内酯单体，继续反应，即得。本发明中，通过第一步的熔融开环反应，使酯链具备非结晶段；而后加入ε-己内酯单体继续进行的第二步反应，使酯链具备结晶段。优选地，所述引发剂、催化剂在130-160℃，惰性气体保护下与三亚甲基碳酸酯、ε-己内酯单体进行熔融开环聚合；优选地，所述第一步的熔融开环聚合的反应时间为2-36h；优选地，加入ε-己内酯单体继续进行的第二步反应，反应24-48h；优选地，所述含有羟基官能团的聚氧乙烯选自是聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚、三臂聚乙二醇、四臂聚乙二醇中的任意一种或几种。本发明中，所述惰性气体优选为氮气。本发明所述的一种可吸收骨蜡，包含上述的一种或多种双亲性嵌段共聚物。本发明的一些实施例中，所述可吸收骨蜡，还包含一种及以上的其它组分；所述其它组分选自能加速崩解的化合物、促进骨修复的化合物、调节可吸收骨蜡使用性能的化合物中任意一种或多种；优选地，所述加速崩解的化合物选自聚乙二醇、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物中的一种或两种的混合物；优选地，所述促进骨修复的化合物选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙中的一种或两种的混合物；优选地，所述调节可吸收骨蜡使用性能的化合物选自脂肪酸酯、脂肪酸盐中的一种或两种的混合物；优选地，所述其它组分的质量分数总和小于等于15％，进一步优选地，为1％、5％、10％中的一种。本发明所述的一种可吸收骨蜡的制备方法，将双亲性嵌段共聚物与其他组分时熔融共混，即得。本发明所述可吸收骨蜡的制备方法还可以包括纯化、干燥、灭菌等过程。可吸收骨蜡包装、灭菌后即得成品医用可吸收骨蜡。本发明中三亚甲基碳酸酯的缩写为tmc，ε-己内酯的缩写为cl。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1、本发明创造性地将水溶性组分直接聚合到疏水的可降解聚酯链上，整体上形成一种具有较好的亲水性，但却不水溶的材料。本发明的双亲性嵌段共聚物作为骨蜡使用，具有良好的封堵性能，能满足各种骨出血的使用要求，不但能有效封堵渗血量少的骨创面，也能有效封堵渗血量较大的骨洞及骨缺损，适合各类临床骨止血需求。2、本发明的双亲性嵌段共聚物，同时具有非结晶段和结晶段，对结晶段的组分也进行了限定，在保障材料止血有效性的基础上，进一步改善了材料的安全性和操作性能。在此基础上，本发明在各种常用的结晶可降解材料中选用了己内酯，pcl的熔点远低于pla和pga，与tmc共聚更容易获得熔点略高于人体温度，但在室温下同时具有一定操作性能的聚合物。3、本发明的双亲性嵌段共聚物，利用亲水的醚链调节疏水的酯链的亲水性能，使得聚合物在完成止血要求后，能快速崩解和降解，及时解除止血部位的占位，不妨碍骨组织自身愈合。4、本发明为了保障材料的生物安全性能，对醚链的种类和分子量进行了限定，显著降低了双亲性分子这类表面活性剂类似物常常表现出的细胞毒性。5、本发明的双亲性嵌段共聚物，聚酯链使用了tmc和ε-cl的共聚物，tmc降解产物为中性，ε-cl降解产物为弱酸性，相较于降解产物为酸性的乙交酯和丙交酯，对骨组织愈合的影响更小。6、本发明的双亲性嵌段共聚物采用ε-cl和tmc共聚，更容易获得均一的聚合物，能显著提升产品工艺稳定性及使用性能。综上所述，本发明提供了一种具有良好封堵性能、快速崩解不占位、不影响骨愈合、手感操作性能好、良好的细胞相容性、局部酸性小、易于稳定化生产的新型合成可生物降解脂肪族聚酯型骨蜡。附图说明附图1为本发明实施例1制得的骨蜡产品图(涂抹前)。附图2为本发明实施例1制得的骨蜡产品图(涂抹后)。附图3为1#、3#、6#、10#、c1#号样品与现有产品1、现有产品2的兔股骨钻孔术后8周骨缺损处显微ct图。附图4为1#、3#、6#、c3#、c4#号样品和同类产品2的细胞毒性试验结果图；附图5为样品的dsc曲线图，其中图5a为1#样品的dsc曲线图，图5b为3#样品的dsc曲线图，图5c为5#样品的dsc曲线图，图5d为7#样品的dsc曲线图，图5e为9#样品的dsc曲线图，图5f为c1#样品的dsc曲线图，图5g为c2#样品的dsc曲线图，图5h为c3#样品的dsc曲线图。具体实施方式为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将列举若干本发明的具体实施方式。显而易见地，下面的几种具体实施例仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些具体实施例，获得其他的实施方式。实施例1本实施例公开了本发明的双亲性嵌段共聚物的制备方法，具体为：称取干燥完成的聚乙二醇100010.2g，三亚甲基碳酸酯29.4g，ε-己内酯14.0g，加入250ml的三颈瓶中，再加入3mg辛酸亚锡作为催化剂。在氮气保护下，升温至150℃，搅拌反应12h后，再加入ε-己内酯46.5g，继续搅拌反应36h，冷却至室温，纯化、干燥后得双亲性嵌段共聚物，作为1#骨蜡。实施例2本实施例公开了本发明的双亲性嵌段共聚物的制备方法，具体为：称取干燥完成的聚乙二醇单甲醚6008.6g，三亚甲基碳酸酯16.8g，ε-己内酯46.6g，加入250ml的三颈瓶中，再加入3mg辛酸亚锡作为催化剂。在氮气保护下，升温至150℃，搅拌反应24h后，再加入ε-己内酯28.0g，继续搅拌反应48h，冷却至室温，纯化、干燥后得双亲性嵌段共聚物，作为2#骨蜡。实施例3本实施例公开了本发明的骨蜡的制备方法，具体为：称取1#骨蜡86g，四臂聚乙二醇1000014g，加入250ml的三颈瓶中，升温至80℃直至材料完成熔融，搅拌共混2h后，冷却至室温得3#骨蜡。实施例4本实施例公开了本发明的骨蜡的制备方法，具体为：称取2#骨蜡93g，聚乙二醇单甲醚20007g，加入250ml的三颈瓶中，升温至80℃直至材料完成熔融，搅拌共混2h后，冷却至室温得4#骨蜡。实施例5本实施例公开了本发明的双亲性嵌段共聚物的制备方法，具体为：称取干燥完成的三臂聚乙二醇500016.4g，三亚甲基碳酸酯27.3g，ε-己内酯13.0g，加入250ml的三颈瓶中，再加入2mg辛酸亚锡作为催化剂。在氮气保护下，升温至140℃，搅拌反应4h后，再加入ε-己内酯43.3g，继续搅拌反应36h，冷却至室温，纯化、干燥后得双亲性嵌段共聚物，作为5#骨蜡。实施例6本实施例公开了本发明的双亲性嵌段共聚物的制备方法，具体为：称取干燥完成的四臂聚乙二醇1000036.1g，三亚甲基碳酸酯17.8g，ε-己内酯19.8，加入250ml的三颈瓶中，再加入2mg辛酸亚锡作为催化剂。在氮气保护下，升温至140℃，搅拌反应8h后，再加入ε-己内酯26.3g，继续搅拌反应48h，冷却至室温，纯化、干燥后得双亲性嵌段共聚物，作为6#骨蜡。实施例7本实施例公开了本发明的双亲性嵌段共聚物的制备方法，具体为：称取干燥完成的四臂聚乙二醇1000020.1g，三亚甲基碳酸酯33.9g，ε-己内酯20.9g，加入250ml的三颈瓶中，再加入2mg辛酸亚锡作为催化剂。在氮气保护下，升温至145℃，搅拌反应2h后，再加入ε-己内酯25.1g，继续搅拌反应48h，冷却至室温，纯化、干燥后得双亲性嵌段共聚物，作为7#骨蜡。实施例8本实施例公开了本发明的双亲性嵌段共聚物的制备方法，具体为：称取干燥完成的四臂聚乙二醇2000042.2g，三亚甲基碳酸酯21.71g，ε-己内酯15.0g，加入250ml的三颈瓶中，再加入2mg辛酸亚锡作为催化剂。在氮气保护下，升温至145℃，搅拌反应24h后，再加入ε-己内酯21.1g，继续搅拌反应48h，冷却至室温，纯化、干燥后得双亲性嵌段共聚物，作为8#骨蜡。实施例9本实施例公开了本发明的双亲性嵌段共聚物的制备方法，具体为：称取干燥完成的三臂聚乙二醇500023.0g，三亚甲基碳酸酯17.8g，ε-己内酯23.7g，加入250ml的三颈瓶中，再加入2mg辛酸亚锡作为催化剂。在氮气保护下，升温至145℃，搅拌反应12h后，再加入ε-己内酯35.5g，继续搅拌反应48h，冷却至室温，纯化、干燥后得双亲性嵌段共聚物，作为9#骨蜡。实施例10本实施例公开了本发明的双亲性嵌段共聚物的制备方法，具体为：称取1#骨蜡30g，8#骨蜡70g，加入250ml的三颈瓶中，升温至80℃直至材料完成熔融，搅拌共混2h后，冷却至室温得10#骨蜡。对比例1称取干燥完成的聚乙二醇100010.0g，丙交酯23.1g，乙交酯66.9g，加入250ml的三颈瓶中，再加入2mg辛酸亚锡作为催化剂。在氮气保护下，升温至150℃，搅拌反应36h，冷却至室温，纯化、干燥后得c1#样品。对比例2称取干燥完成的四臂聚乙二醇1000038.8g，三亚甲基碳酸酯20.0g，ε-己内酯41.2g，加入250ml的三颈瓶中，再加入2mg辛酸亚锡作为催化剂。在氮气保护下，升温至140℃，搅拌反应48h，冷却至室温，纯化、干燥后得c2#样品。对比例3称取干燥完成的四臂聚乙二醇1000038.8g，三亚甲基碳酸酯20.0g，加入250ml的三颈瓶中，再加入2mg辛酸亚锡作为催化剂。在氮气保护下，升温至140℃，搅拌反应24h后，再加入ε-己内酯41.2g，继续反应48h，冷却至室温，纯化、干燥后得c3#样品。对比例4称取干燥完成的聚乙二醇单甲醚200021.3g，三亚甲基碳酸酯21.9g，ε-己内酯24.3g，加入250ml的三颈瓶中，再加入2mg辛酸亚锡作为催化剂。在氮气保护下，升温至140℃，搅拌反应12h后，再加入ε-己内酯32.4g，继续反应48h，冷却至室温，纯化、干燥后得c4#样品。性能测试(1)体内止血试验选取健康成年新西兰兔，体重2.0-3.0kg，按体重比40mg/kg经耳缘静脉给予戊巴比妥钠溶液进行麻醉。于两侧股骨中段制造1个直径5mm，深度3mm的圆形缺损。使用上述骨蜡样本1#-10#、对比样本c1#-c4#、现有产品1(成分为75％蜂蜡、15％石蜡和10％棕榈异丙酯)、现有产品2(水溶性环氧烷共聚物的混合物)随机对两侧股骨的缺损进行止血试验。记录各实验组5分钟、10分钟时止血情况。试验结果如下表所示，：√：表示止血成功；×：表示止血失败(2)封堵性能测试体外封堵性能试验方法：采用压力测试法，具体是自制内部类似松质骨结构的柱体，柱体一头接软管，软管内灌注37℃的人体模拟液，由液位高低来控制施加于圆柱测试端面的液体压力。将柱体另一端空隙表面按临床使用方法完全涂抹本发明的可吸收骨蜡样品或对照品，测试材料的有效封堵时间。测试结果如下：(3)材料崩解时间按照1:50(w/v)的比例将可吸收骨蜡投入磷酸盐缓冲液中，观察材料的崩解时间。崩解时间为材料不能继续保持完整形态的时间，即不继续占位。材料应在骨痂形成的关键期2周内崩解，从而不影响后续骨愈合。测试结果如下：(4)对骨愈合的影响将上述止血试验中使用1#、3#、6#、10#、c1#号样本，以及现有产品1、现有产品2的试验动物在止血后依次缝合肌肉层和皮肤，继续饲养。8w后处死实验动物，取缺损处进行显微ct测试，分析骨愈合情况，愈合情况如附图3所示。使用3#、6#、10#样本以及现有品2的实验动物骨缺损处基本完全被新骨覆盖，表面无明显的缺损残留，说明样本不影响骨愈合；使用1#样本的骨缺损处部分覆盖新骨，说明该处缺损有愈合的趋势，新骨随缺损处材料的逐渐崩解解除占位而不断生成；使用c1#样本、现有产品1的实验动物，缺损大小几乎没有变化，无新骨生成，仍然为一个大的圆形缺损，说明不可降解的现有产品1止血后长期占位，影响骨愈合，降解产物酸性较大的c1#样本尽管降解速度快，但由于关键期内集中大量释放酸性降解产物，也对骨愈合有较大的影响。(5)细胞毒性按照gb/t16886.5中的mtt法，评价1#、3#、6#、c3#、c4#号骨蜡的细胞毒性，现有产品2作为对照组一起进行评价。浸提液制备：按0.2g/ml的比例分别加入含血清培养基，置于37度恒温摇床浸提24小时。浸提完成后，样本1#、3#、6#浸提澄清透明，c4#样本浸提液泛白，浑浊度高，说明材料亲水性高，在浸提液中容易被浸出，形成胶束。c3#样本浸提液轻微浑浊，大量细小材料颗粒沉积在管底。动态浸提24h后，样品浸提液原液为100％浓度组，分别向下稀释到50％、25％共三个浓度组。各浓度组样品加入到已接种l929细胞的96孔板中，然后置于培养箱中培养24h。24h后显微镜下观察细胞形态、数量等并记录。之后加入cck-8，孵育2h后，将96孔板取出，放入酶标仪检测，波长设为450nm，检测结果进行数据分析。如附图4所示，1#、3#、6#、现有产品2的100％浸提液组的细胞存活率均高于70％，无细胞毒性，均符合医用植入材料要求。c3#、c4#样品100％浸提液组的细胞存活率低于70％，不符合医用植入材料的要求，说明胶束对细胞生长有一定的影响，当聚合物为单轴时，聚氧乙烯链的长度对共聚物的细胞毒性有显著影响。(6)dsc检测采用差示扫描量热法对各样本进行热分析，测试结果如下表。软化点为样本的初始吸热温度。部分样本(1#、2#、5#、7#、9#、c1#、c2#、c3#)的dsc曲线图如5所示。实施例各样本的熔点均在37℃以上，50℃以下，且在室温下即开始吸热软化。证明材料不仅在人体温度下有良好的硬度，保障了材料的有效性，且材料在室温下有良好的操作性能。对比例c1#结晶明显，且熔点高达184℃，在室温下硬度很大，缺乏可操作性。对比例c2#熔点低于人体温度，无法有效保证产品的有效性。对比例c3#熔点和初始软化点均较为理想，但由于结晶温度高，室温下硬度高，操作性能差。样本1#2#3#4#5#6#7#熔点/℃424637/4839/50434244软化点/℃2183741431样本8#9#10#c1#c2#c3#c4#熔点/℃434432/49194324348软化点/℃31251116591020最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；也就是说，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12