丙烯酸酯封端的氨基甲酸酯或脲基聚合物

本发明一般涉及丙烯酸酯端封的氨基甲酸酯或脲基聚合物，其特别特征在于存在至少3个丙烯酸酯端基，从而使其特别适合使用多种技术进一步加工，所述技术例如2-光子聚合、立体光刻(sla打印)、静电纺丝、薄膜流延、粒子沥滤、基于挤出的3d打印、喷雾干燥、低温加工、涂覆、可交联胶束形成、旋涂和电喷涂。

背景技术：

1、2-光子聚合(2pp)是制备特征尺寸小于100nm的复杂三维结构的一种有吸引力的技术。这使其成为对精度至关重要的应用的有力工具，所述应用例如组织工程应用、光子学、微流体、微光学等。市售的2pp树脂(例如ormocers)由有机-无机复合材料组成，其优点是易于加工，具有优异的cad-cam模拟(计算机辅助设计-计算机辅助制造)，以及良好的动力学、热性能和机械性能。然而，这些树脂不具有在针对组织工程应用时是理想的生物降解性。

2、为2pp应用开发可生物降解树脂的尝试，主要集中在低分子量单体/低聚物。然而，这些制剂需要较低的书写速度和较高的激光功率才能聚合，这不利于大规模的支架生产，并且由于高辐照导致燃烧效应，增加了产生不良结构的风险。此外，目前的大多数解决方案并没有在2pp加工时产生令人满意的cad-cam模拟和形状保真度。

3、例如，claeyssens等人于2009年开发了一种可生物降解的2pp树脂，该树脂由低分子量三嵌段共聚物聚(ε-己内酯-共-三亚甲基碳酸酯)-b-聚(乙二醇)-b-聚(ε-己内酯-共-三亚甲基碳酸酯)((pcl-共-ptmc)-b-peg-b-(pcl-共-ptmc))组成。尽管作者实现了材料的充分生物降解，但加工后的结构的精度有限，尤其是在复杂形状的情况下。

4、weiβ等人于2011年开发了一套用于支架微制造的可生物降解树脂。该光树脂由分子量最高3000g/mol的甲基丙烯酸酯化低聚内酯组成。其使用100-5000μm/s的书写速度构建材料。在另一项研究(berg等人，2011年)中，他们合成了具有甲基丙烯酸酯化功能的合成低聚水凝胶前体(pg、peg)，并使用50-5000μm/s的低书写速度加工成微结构。这些制剂受专利保护(producing 3-dimensional,biocompatibleand biodegradable structure,useful e.g.as amolded body for implants in bone-and cartilagetissue,comprisessubjecting a formulation totwo-photon-polymerization,de102009042037a1)。

5、melissinaki等人于2011年开发了具有甲基丙烯酸酯官能团的可生物降解的低分子量4臂聚乳酸树脂。他们通过2pp以低书写速度(50μm/s)加工树脂。

6、felfel等人于2016年合成了乳酸(la)和ε-己内酯(cl)的甲基丙烯酸酯化无规共聚物，并通过2pp以最高50000μm/s的书写速度加工。

7、与这些早期出版物相比，我们的制剂由具有多个光反应端基的大分子化合物组成。光反应性基团直接或通过(小)间隔基与主链相连，其中间隔基使链具有灵活性并改善反应动力学。本发明分子的独特结构通过提供可生物降解性、快速简便的打印、优异的cad-cam模拟、优异的稳定性、可调的机械性能、放大的可能性和形状保真度克服了与当前解决方案相关的主要缺点。

8、本发明的化合物由聚合物主链和直接或通过(小)间隔分子连接到主链的多个光活性端基组成，从而获得丙烯酸酯封端的氨基甲酸酯或脲基聚合物。在一个不同项目的框架内，丙烯酸酯封端的氨基甲酸酯或脲基聚合物已经在较早的时候开发出来(wo2017005613)。然而，与本发明的化合物相比，其与本发明的不同之处在于包含较少数量的丙烯酸酯端基，因此不适用于2pp应用。特别发现在本发明的上下文中至少需要3个丙烯酸酯端基。具体而言，多个光反应基团的存在任选地与柔性间隔基组合能够以高书写速度(>20000μm/s)进行快速交联和加工，同时保持优异的cad-cam模拟和形状保真度。

9、可以通过改变树脂的构成嵌段来微调结构的物理特性。考虑到它们的生物降解性、生物相容性、良好的动力学和形状保真度，本发明的化合物开辟了用于多种技术的可能性，例如2-光子聚合、立体光刻(sla打印)、静电纺丝、薄膜流延、粒子沥滤、基于挤出的3d打印、喷雾干燥、低温加工、涂覆、可交联胶束形成、旋涂和电喷涂。

技术实现思路

0、发明概述

1、在第一方面，本发明提供式(i)的丙烯酸酯封端的氨基甲酸酯或脲基聚合物：

2、x1–y1–z1–主链–z2–y2–x2(i)

3、其中：

4、x1和x2独立地表示包含一个或多个(甲基)丙烯酸酯基的部分，其特征在于x1和x2中丙烯酸酯基之和为至少3。

5、y1和y2独立地选自直接键或间隔基,其中所述间隔基选自环氧乙烷(eo)、环氧丙烷(po)、低聚酯、及其组合；

6、z1和z2独立地表示含氨基甲酸酯和/或脲的部分；

7、主链表示聚合物。

8、在本发明的一个具体实施方案中，本发明提供式(i)的丙烯酸酯封端的氨基甲酸酯或脲基聚合物：

9、x1–y1–z1–主链–z2–y2–x2(i)

10、其中：

11、x1和x2独立地表示包含一个或多个(甲基)丙烯酸酯基的部分；

12、y1和y2独立地选自直接键或间隔基，其中所述间隔基选自环氧乙烷(eo)、环氧丙烷(po)、低聚酯、及其组合；

13、z1和z2独立地表示含氨基甲酸酯和/或脲的部分；和

14、主链表示聚合物；和

15、其中以下至少一项适用：

16、-x1和x2中丙烯酸酯基之和为3或4；和/或

17、-氨基甲酸酯或脲基聚合物的分子量为至少4000da。

18、因此，在本发明的氨基甲酸酯或脲基聚合物的具体实施方案中，x1和x2中丙烯酸酯基之和为3或4。

19、或者，在另一个具体实施方案中，本发明的氨基甲酸酯或脲基聚合物的分子量为至少4000da。

20、在本发明的一个具体实施方案中，所述主链选自聚醚、聚酰胺、多糖、聚噁唑啉和聚酯。更具体地，所述主链可选自聚乙二醇(peg)、聚丙二醇(ppg)、聚正乙烯基吡咯烷酮(pvp)、聚正乙烯基己内酰胺(pnvcl)、聚己内酯(pcl)、聚乳酸(pla)和聚乙醇酸(pga)。

21、在另一特定实施方案中，所述包含一个或多个(甲基)丙烯酸酯基的部分选自乙氧基化和/或丙氧基化季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯(eppeta)、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯(peta)、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(dpepa)、丙氧基化甘油二(甲基)丙烯酸酯(pgda)、甘油二丙烯酸酯(gda)及其组合。

22、在本发明的另一个实施方案中，所述含氨基甲酸酯和/或脲的部分是多异氰酸酯部分，例如选自二异氰酸酯部分和多异氰酸酯的三聚体。更特别地，所述二异氰酸酯部分选自脂环族二异氰酸酯、脂族二异氰酸酯和芳族二异氰酸酯；优选5-异氰酸根合-1-异氰酸根合甲基-1,3,3-三甲基环己烷(ipdi)、1,1'-亚甲基双[4-异氰酸根合环己烷](h12mdi)、l-2,6-二异氰酸根合己酸乙酯(ldi)、1,6-二异氰酸根合己烷(hdi)、1,6-二异氰酸根合-2,4,4-三甲基己烷(tmdi)、2,4-二异氰酸根合甲苯(tdi)、1,4-二异氰酸根合苯(bdi)、1,3-间-四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯(tmxdi)和1,1'-亚甲基双(4-异氰酸根合苯)(mdi)，及其衍生物，如1,6-二异氰酸根合己烷缩二脲和异氰脲酸酯。或者，所述多异氰酸酯的三聚体是5-异氰酸根合-1-异氰酸根合甲基-1,3,3-三甲基环己烷的三聚体(异佛尔酮二异氰酸酯的三聚体，ipdi)。

23、本发明还提供本文所定义的丙烯酸酯封端的氨基甲酸酯或脲基聚合物在选自以下的方法中的用途：2-光子聚合、立体光刻(sla打印)、静电纺丝、薄膜流延、粒子沥滤、基于挤出的3d打印、喷雾干燥、低温加工、涂覆、可交联胶束形成、旋涂和电喷涂。

24、在另一方面，本发明提供式(ii)的氨基甲酸酯或脲基聚合物在选自以下的方法中的用途：2-光子聚合、立体光刻(sla打印)、静电纺丝、薄膜流延、粒子沥滤、基于挤出的3d打印、喷雾干燥、低温加工、涂覆、可交联胶束形成、旋涂和电喷涂；

25、x1–y1–z1–主链–z2–y2–x2(ii)

26、其中：

27、x1和x2独立地表示包含一个或多个(甲基)丙烯酸酯基的部分，其特征在于x1和x2中丙烯酸酯基之和为至少3。

28、y1和y2独立地选自直接键或间隔基，其中所述间隔基选自环氧乙烷(eo)、环氧丙烷(po)、低聚酯、及其组合；

29、z1和z2独立地为直接键或表示含氨基甲酸酯和/或脲的部分；

30、主链表示聚合物。

31、在另一个特定的实施方案中，本发明提供式(ii)的氨基甲酸酯或脲基聚合物的在选自以下的方法中的用途：2-光子聚合、立体光刻(sla打印)、静电纺丝、薄膜流延、粒子沥滤、基于挤出的3d打印、喷雾干燥、低温加工、涂覆、可交联胶束形成、旋涂和电喷涂；

32、x1–y1–z1–主链–z2–y2–x2(ii)

33、其中：

34、x1和x2独立地表示包含一个或多个(甲基)丙烯酸酯基的部分，其特征在于x1和x2中丙烯酸酯基之和为至少3。

35、y1和y2独立地选自直接键或间隔基，其中所述间隔基选自环氧乙烷(eo)、环氧丙烷(po)、低聚酯、及其组合；

36、z1和z2独立地是含氨基甲酸酯和/或脲的部分；

37、主链表示聚合物；和

38、其中所述式(ii)聚合物包含一个或多个氨基甲酸酯部分。