(Mw: 200-2000):环氧乙基异丁 基P0SS摩尔比为1:1.1:0.8，总质量为5.0g，加入到50mL圆底烧瓶中，氮气环境下搅拌放入 160°C油浴中熔解;待柠檬酸、聚乙二醇全部熔解后，温度立即降至140°C，真空(2Pa)环境下 反应1小时。反应产物利用二甲基亚砜(DMS0)溶解离心3次，留上清液;然后再用去离子水清 洗3次，离心，冷冻干燥留做后用；
[0084] 3)PCD-P0SS杂化预聚物溶液的制备:将PCD-g-POSS预聚物和PCD预聚物在50°C下 溶解在四氢呋喃（THF)中，得到PCD-P0SS杂化预聚物溶液;其中PCD-g-POSS预聚物为PCD预 聚物和PCD-g-POSS预聚物总质量的35% ;PCD-P0SS杂化预聚物溶液中PCD-g-POSS预聚物和 P⑶预聚物的总质量百分浓度为9% ;
[0085] 4)可降解硅基杂化高分子生物医用弹性体的制备：向PCD-P0SS杂化预聚物溶液中 加入HDI和Sn(0ct)2(HDI与PCD-P0SS杂化预聚物溶液中PCD-g-P0SS预聚物和PCD预聚物的 总摩尔比为0.5:l，Sn(0ct)2为HDI质量的0.1%)，搅拌20分钟后，倒入聚四氟乙烯模具中； 随后将模具放入40°C烘箱中挥发溶剂，待溶剂挥发完后，调节温度至65°C，在此温度下交联 4天，即得到可降解硅基杂化高分子生物医用弹性体。
[0086] 本发明所制备的可降解硅基杂化高分子生物医用弹性体(P⑶-P0SS)质地均匀，厚 度约0.11 ±0.08mm，透光性随着PCD-g-P0SS的质量浓度增加而减小。PCD-P0SS的力学性能、 弹性性能，促进细胞的粘附、增殖、和成骨基因分化的能力都依赖于PCD-g-P0SS的质量分 数，下面结合实验数据详细分析。
[0087] 图1是本发明合成的几种可降解硅基杂化高分子生物医用弹性体(P⑶-P0SS)的结 构式，其中A为实施例1制得的PCD-P0SS的结构式，B为实施例6制得的PCD-P0SS的结构式，C 为实施例7制得的PCD-P0SS的结构式，D为实施例4制得的PCD-P0SS的结构式，E为实施例3制 得的PCD-P0SS的结构式，F为实施例2制得的PCD-P0SS的结构式，G为实施例5制得的PCD-P0SS的结构式。
[0088]图2是实施例1制得的柠檬酸-1，8-辛二醇-氨丙基异丁基P0SS的1H-匪R图谱，从图 中可以看出，1，8_辛二醇上的亚甲基（-CH2)质子峰分别位于1.27,1.54,3.97ppm，而位于 2.64-2.89ppm的多重峰归属于柠檬酸的亚甲基质子;此外，氨丙基异丁基P0SS的氨基功能 团与羧酸形成的酰胺键质子峰位于7.59ppm，异丁基上的亚甲基，甲基，次甲基质子峰分别 位于0.57，0.92，1.81ppm处。以上的 1H-NMR结果证明主链PCD的形成，以及P0SS成功的接枝 到P⑶主链上，形成硅基(P0SS)杂化的高分子。
[0089]图3为本发明制得的PCD-P0SS可降解硅基杂化高分子生物医用弹性体的力学性 能。从图3A应力-应变曲线可以看出，PCD-P0SS具有典型弹性体应力-应变行为，证明其实典 型的弹性体。如图3B-D所示:和PCD相比，P0SS的共价接入，不仅没有改变PCD原本的弹性行 为，反而显著地增强了机械性能。PCD-P0SS( 15)最大应力、断裂伸长率分别为5.98 土 0.31MPa和326±8%，是P⑶的2倍和1.3倍，而P⑶-P0SS(50)的杨氏模量是P⑶的33倍。这些 都说明，具有刚性笼状结构的P0SS，共价接入有机高分子链后，可以显著地增强原有高分子 网络的机械性能。
[0090]图4是本发明制得的P⑶-P0SS可降解硅基杂化高分子生物医用弹性体在生理溶液 磷酸盐缓冲液(PBS)中降解不同时间后的应力-应变曲线，其中A为降解1天，B为降解14天。 可以看出即使降解14天后PCD-P0SS也呈现出典型的弹性体应力-应变行为，且机械强度没 有减小，而ra)的机械性能却有减小，这说明p⑶-poss硅基杂化可降解仿生生物医用弹性体 在ros中具有机械稳定性，短时间内能够维持其机械性能。pcd-poss体系中的含有疏水残基 的P0SS能够有效的减小水分子进入PCD-P0SS杂化体系，减小水分子对该体系的降解，从而 维持原有的机械性能。
[0091 ]图5为成骨细胞，成纤维细胞，成肌细胞在PCD-P0SS表面上的细胞粘附和增殖。从 图5A，C，D可以看出，上述三种细胞均能很好的在PCD-P0SS膜上粘附，细胞铺展较宽，形态正 常。图5B成骨细胞的增殖结果显示PCD-P0SS硅基杂化弹性体细胞数量和细胞活性显著大于 纯的rcD弹性体(P⑶-P0SS(0))，也同时显著性的高于PLGA，与TCP相比，没有显著性差异。随 着培养时间的延长，细胞数量不断增加。以上细胞粘附和增殖结果都说明PCD-P0SS硅基杂 化高分子生物医用弹性体具有良好的细胞相容性，能很好的促进成骨细胞，成纤维细胞，成 肌细胞的粘附与增殖。
[0092]本发明中所制备的可降解硅基杂化高分子生物医用弹性体(P⑶-P0SS)，制备过程 简单，无有机溶剂残留，具有典型的弹性行为和可控的机械强度，且生物稳定性良好;具有 生物活性，能够显著地促进成骨细胞，成纤维细胞，成肌细胞的粘附、增殖。该弹性体在骨组 织工程、软组织工程、药物转运有着很好的应用前景。
【主权项】
1. 一种可降解娃基杂化高分子生物医用弹性体的制备方法，其特征在于，包括W下步 骤： 1. PCD预聚物的制备:按摩尔比为1:(0.8~1.2)将巧樣酸和二醇或多元醇在140~160 °0下热聚合，得到PCD预聚物； 2. PCD-g-POSS预聚物的制备:按摩尔比为1:(0.8~1.2) :(0.4~0.8)将巧樣酸、二醇或 多元醇和POSS在140~160°C下热聚合，得到PCD-g-POSS预聚物； 3. PCD-P0SS杂化预聚物溶液的制备：将PCD-g-POSS预聚物和PCD预聚物溶解在有机溶 剂中，得到PCD-POSS杂化预聚物溶液;其中加入的PCD-g-POSS预聚物为PCD预聚物和PCD-g-POSS预聚物总质量的5~50% ; 4) 可降解娃基杂化高分子生物医用弹性体的制备：将交联剂HDI加入到PCD-POSS杂化 预聚物溶液中，并加入催化剂锋酸亚锡进行交联反应，即得到可降解娃基杂化高分子生物 医用弹性体。2. 根据权利要求1所述的可降解娃基杂化高分子生物医用弹性体的制备方法，其特征 在于，所述步骤1)和步骤2)中的热聚合在氮气气氛、惰性气体或真空环境下进行。3. 根据权利要求1所述的可降解娃基杂化高分子生物医用弹性体的制备方法，其特征 在于，所述步骤1)和步骤2)中的二醇或多元醇为1,8-辛二醇、甘油、木糖醇、山梨糖醇或聚 乙二醇。4. 根据权利要求1所述的可降解娃基杂化高分子生物医用弹性体的制备方法，其特征 在于，所述步骤2)中的POSS为氨丙基异下基P0SS、氨乙基氨丙基异下基POSS或环氧乙基异 下基POSS。5. 根据权利要求1所述的可降解娃基杂化高分子生物医用弹性体的制备方法，其特征 在于，所述步骤3)中的有机溶剂为四氨巧喃、N，N-二甲基甲酯胺或二甲基亚讽。6. 根据权利要求1所述的可降解娃基杂化高分子生物医用弹性体的制备方法，其特征 在于，所述步骤3)中PCD-POSS杂化预聚物溶液中PCD-g-POSS预聚物和PCD预聚物的总质量 浓度为5~15%。7. 根据权利要求1所述的可降解娃基杂化高分子生物医用弹性体的制备方法，其特征 在于，所述步骤3)中PCD-g-POSS预聚物和PCD预聚物在有机溶剂中的溶解溫度为40~50°C。8. 根据权利要求1所述的可降解娃基杂化高分子生物医用弹性体的制备方法，其特征 在于，所述步骤4)中加入的交联剂HDI与PCD-POSS杂化预聚物溶液中PCD-g-POSS预聚物和 PCD预聚物的总摩尔比为(0.2~0.6):1,加入的催化剂锋酸亚锡为交联剂HDI质量的0.08~ 0.12%。9. 根据权利要求1所述的可降解娃基杂化高分子生物医用弹性体的制备方法，其特征 在于，所述步骤4)中的交联溫度为50~100°C，交联时间为2~5天。10. 权利要求1-9中任意一项所述的可降解娃基杂化高分子生物医用弹性体的制备方 法制得的可降解娃基杂化高分子生物医用弹性体，其特征在于，该弹性体的结构式为：
【专利摘要】一种可降解硅基杂化高分子生物医用弹性体及其制备方法，将柠檬酸、二醇或多元醇通过热聚合得到PCD预聚物；将柠檬酸、二醇或多元醇、POSS通过热聚合得到PCD-g-POSS预聚物；将上述两种预聚物溶解在有机溶剂中，再加入交联剂HDI和催化剂进行交联反应，即得到可降解硅基杂化高分子生物医用弹性体(PCD-POSS)。本发明使用的热聚合方法环保、操作方便、原料成本低；制备的PCD-POSS具有仿生的粘弹性、高力学强度、良好的机械性能、高生物活性以及生物稳定性，可以显著地促进成骨细胞以及软组织细胞的粘附和增殖，在骨组织和软组织再生、药物运输领域有着良好的应用前景。
【IPC分类】C08G63/695, C08J3/24, C08G63/78, C08G63/06
【公开号】CN105504251
【申请号】CN201510954669
【发明人】雷波, 杜玉章, 于萌
【申请人】西安交通大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月17日