可调控弹性和形状记忆效应的线性可降解聚酯弹性体的制备及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种可调控弹性和形状记忆效应的线性可降解聚酯弹性体的制备及应用。该可调控弹性和形状记忆效应的线性可降解聚酯弹性体由含侧环醚结构单元的己内酯单体与己内酯共聚得到，所用含侧环醚结构单元的己内酯单体与己内酯的摩尔比为5:95～25:75，其结构式如式(1)所示：本发明专利技术的可调控弹性和形状记忆效应的线性可降解聚酯弹性体粘弹性显著改善，断裂伸长率可达到1600％以上，可溶解于常规有机溶剂中，可方便的通过静电纺丝、三维打印、相分离等多孔支架的构建技术构建三维多孔支架，制备得到组织工程血管支架材料、心肌补片、神经组织工程支架材料等，可广泛应用于软组织工程支架、组织修复和再生医学领域。

Preparation and application of linear degradable polyester elastomer with adjustable elasticity and shape memory effect

The invention discloses a preparation and application of a linear degradable polyester elastomer which can adjust the elasticity and shape memory effect. The control of linear elasticity and shape memory effect of biodegradable polyester elastomer obtained by copolymerization of caprolactone containing pendant cyclic ether structure unit and caprolactone monomer, the molar ratio of caprolactone monomer and caprolactone with ether containing side ring structure unit is 5:95 ~ 25:75, its structural formula (1) in the invention can control the linear elasticity and shape memory effect of the viscoelastic degradation of polyester elastomer significantly improved, the elongation can reach more than 1600%, can be dissolved in common organic solvents, can be conveniently by constructing three-dimensional porous scaffold electrospinning technology, 3D printing, separation of porous scaffolds. Preparation of tissue engineering scaffolds, myocardial vascular patch, nerve tissue engineering scaffold, which can be widely used in soft tissue engineering scaffold, tissue repair and regenerative medicine.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物可降解弹性聚酯制备
，特别涉及一种可调控弹性和形状记忆效应的线性可降解聚酯弹性体的制备及应用。该类线性弹性聚酯具有良好的弹性特征，形状记忆特性和良好的生物降解性，通过调控该弹性聚酯的组分和分子量能方便的调控所得材料的力学特性，形状记忆行为及生物降解行为，在外科微创手术以及医疗器械植入体方面具有重要的应用前景，可广泛应用于手术缝线，骨固定材料，组织工程和药物控制释放体系。
技术介绍
生物医用高分子材料在临床医学技术水平的提高中扮演了极其重要的角色，其中可生物降解的植入材料是未来生物医用材料研究的重要方向。可降解的生物材料作为人工的细胞外基质支持组织再生，在组织构建中起关键性的作用。人体大部分的组织都是具有弹性的，已有的研究表明，植入材料的机械性能，如弹性模量、杨氏模量及强度等要和周围组织的相匹配在治疗过程中才能达到最佳的负载传递和应力支撑的作用，避免出现应力遮挡不良的情况。对于人体组织如软骨、血管、心肌、肌腱、皮肤、神经、韧带等大部分具有弹性特性的组织修复来说，可降解弹性支架材料研究显得尤为具有重要意义；特别是针对一些具有各向异性的组织来说，如心脏的搏动和心肌的取向特性，血管的支架必须要有足够的强度以抵抗动脉壁的回弹力。与此同时，已有的研究还表明，支架材料的硬度和弹性对细胞的生长具有一定的影响，人体弹性组织如血管，心脏，软骨和肌腱的在修复过程中，与人体自然组织具有相似生物力学性>能的弹性支架与非弹性支架材料相比，弹性支架承载的细胞在再生过程中能分泌更多的弹性蛋白并且其在再生过程中具有较高的基因表达水平；并且随着组织工程技术对支架材料要求的不断提高，人们逐渐发现了支架材料的力学刺激作用对组织再造具有意义，合适的机械性能能促进组织的再生并且能在组织再生的过程中逐渐的将应力传递到重塑的天然组织中去。不同的软组织的修复对支架材料的生物力学的要求不同，对于大多数软组织的再生修复来说，修复过程中材料与人体组织复杂伸缩张力的力学顺应性，材料在降解过程中的力学支撑作用和组织再生的力学匹配作用和应力传递的研究越来越深入。在这些研究基础的支持下，可降解的弹性组织工程支架材料的研究与发展在组织工程和再生医学的发展中具有战略意义。因此很多研究小组将研究重点集中在生物可降解弹性高分子材料的制备，结构与性能的构效关系及其应用上，目前已有的可降解弹性支架材料主要有聚羟基烷基酸酯(PHB)类，YDWang等首次获得的网络型聚癸二酸甘油酯(PGS)及其改性物，YangJ等主要研究的基于柠檬酸的网络性聚柠檬酸辛二醇酯(POC)及其改性物，天然的脱细胞基质类材料、丝素蛋白及基于聚乳酸聚己内酯与聚碳酸酯类的共聚物，如P(LLA-CL)、P(TMC/CL)、P(TMC/DLLA)等。其中，PHB类材料作为微生物合成的可降解材料，发酵法是获得其的主要手段，材料的性质取决于生物合成过程中微生物的种类、限制性碳源的种类及浓度、培养条件、发酵时间、提取方法等，因此PHB类产物的产量有限，生产成本较高。网络型的PGS与POC类材料，其交联网络中存在大量的羟基，具有优良的生物相容性和生物降解性能，但是其存在制备的可重复性差，降解过快，在使用过程中强度损失过快的缺点；从生物体内获得的天然材料的脱细胞基质材料存在制备的可重复性差，价格昂贵，免疫排斥，疾病污染等问题；丝素蛋白作为一种极具潜力的细胞生长基质材料，其力学强度不够高和弹性性能有限，通常需要与合成材料共混来制备软组织工程支架材料。脂肪族聚酯材料因其良好的生物相容性、可降解吸收性及良好的力学和加工性能而广泛应用于组织工程和药物缓释领域，是目前被美国FDA认证能应用于人体内的具有广泛应用前景的一类生物可吸收高分子。但是此类材料的力学性能单一，过于坚硬，为了改善其力学性能，各国研究者做了大量的研究工作，通过共聚获得了一系列力学性能获得改善的共聚酯材料，如：P(LLA-CL)、P(TMC/CL)、P(TMC/DLLA)，并研究了该类材料结构与性能之间的构效关系，已有的研究表明通过将丙交酯(LA)与己内酯(CL)共聚可以获得模量下降，弹性获得提高的可降解聚酯材料，但是其弹性与人体天然组织的弹性仍有差距；将碳酸酯与丙交酯或己内酯共聚，能获得具有较高弹性的线性聚酯，但是由于碳酸酯单体与环酯单体开环聚合的竞聚率差异较大，所得产物的分子量不高，在获得弹性的同时失去了材料的强度，通常需要进行进一步的交联来达到支架材料的强度要求。经过对现有技术的文献检索发现，ChenQZ等(Elastomericbiomaterialsfortissueengineering.ProgPolymSci.2013；38:584-671)及SerranoMC等(AdvancesandApplicationsofBiodegradableElastomersinRegenerativeMedicine.AdvFunctMater.2010；20:192-208)综述了可降解弹性支架材料在生物医用高分子材料中发展的重要意义及其目前取得的进展，但是目前所获得的可降解弹性体支架的不足之处在于：1、目前存在的线性可降解弹性支架材料的强度不够，需进行交联处理；2、目前存在的网络型的可降解弹性支架材料在使用过程中存在强度损失过快的缺点；3、从生物体内获得的弹性支架材料，如脱细胞基质材料，弹性蛋白等又存在制备的可重复性差，价格昂贵，免疫排斥，疾病污染等问题。综上所述，不同的组织修复对支架材料的生物力学性能要求不同，目前存在的可降解弹性支架尚不能满足人体内复杂的生物力学的要求。开发新的制备可降解弹性支架材料的方法，研究其组成结构与其力学性能、降解性能的构效关系，实现可降解弹性支架材料的力学性能与降解性能方便可调，具有重要的科学意义和临床使用价值。材料的弹性往往伴随着形状记忆效应，形状记忆生物可吸收聚酯作为医用形状记忆材料在微创介入支架、血管接合、手术缝合线、骨折固定等方面有广泛的应用。PCL是一类具有良好力学性能的形状记忆聚合物，作为医用形状记忆材料获得了广泛的应用研究，其形状记忆的效应源于结晶部分及大分子链之间的缠结点共同作为固定相,无定型部分作为可逆相；但是由于PCL类材料结晶度高，导致其可逆相含量较低，形状恢复率低，同时其熔点约为60-63℃，导致其形状变形温度区间较高，不适合应用于人体，因此将己内酯与其它单体共聚降低材料的熔点实现材料的熔点可调，即直接影响到形状变形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调控弹性和形状记忆效应的线性可降解聚酯弹性体，其特征在于，所述可调控弹性和形状记忆效应的线性可降解聚酯弹性体由含侧环醚取代的功能性己内酯单体与己内酯共聚得到，其数均分子量在5万以上，结构式如式(1)所示：式(1)中，x:y＝5:95～25:75，m＞500。

【技术特征摘要】
1.一种可调控弹性和形状记忆效应的线性可降解聚酯弹性体，其特征在
于，所述可调控弹性和形状记忆效应的线性可降解聚酯弹性体由含侧环醚取代
的功能性己内酯单体与己内酯共聚得到，其数均分子量在5万以上，结构式如
式(1)所示：
式(1)中，x:y＝5:95～25:75，m＞500。
2.根据权利要求1所述的可调控弹性和形状记忆效应的线性可降解聚酯
弹性体，其特征在于，所述的含侧环醚结构单元的己内酯单体为4-(乙二醇缩
酮)-ε-己内酯。
3.权利要求1或2所述的可调控弹性和形状记忆效应的线性可降解聚酯
弹性体的制备方法，其特征在于，所述制备方法为本体熔融封管聚合法，包括
以下步骤：将含侧环醚结构单元的己内酯单体与己内酯混合，然后加入催化剂，
或者是加入催化剂和共引发剂；于68～130℃下共聚反应12～72h，得到所述可
调控弹性和形状记忆效应的线性可降解聚酯弹性体。
4.根据权利要求3所述的可调控弹性和形状记忆效应的线性可降解聚酯
弹性体的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为异辛酸亚锡、三氟甲烷磺酸
锡或叔丁醇铝；所用催化剂的摩尔量为所述含侧环醚结构单元的己内酯单体和
己内酯摩尔总量的1/1000～1/10000。
5.根据权利要求3所述的可调控弹性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小莺，汤顺清，邓海钦，林卉恒，武征，何留民，罗丙红，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44