生物可降解形状记忆聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术的是一种多组分生物可降解形状记忆聚合物。聚合物是以聚Ｌ－丙交酯低聚物为硬相、聚（乙交酯／己内酯）共聚低聚物为软相、由偶联方法合成的聚Ｌ－丙交酯－聚（乙交酯／己内酯）多嵌段共聚物。多嵌段共聚物的制法是先分别合成聚Ｌ－丙交酯低聚物和聚（乙交酯／己内酯）共聚低聚物，然后用二异氰酸酯型将两种低聚物偶联成多嵌段共聚物。本发明专利技术的生物可降解形状记忆聚合物具有在加温条件下形变发生后的形变保持能力强、在再加温时回复到形变前形状的形变回复率高、形状记忆功能的重复性高，聚合物具有生物降解性、可消毒性及可加工性，并且性能可通过调节各组分（预聚体）的比例和分子量进行调节，从而易于满足不同应用需求的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物可降解形状记忆聚合物。本专利技术还涉及上述聚合物的制备方法。
技术介绍
形状记忆合金(Shape memory alloy)与普通的金属和合金不同，是一种具有形状记忆效应的合金，这类材料在应变诱发马氏体相变临界温度(Md)以下变形且显著超过屈服点后，一旦被加热到马氏体逆相变终结温度(Af)以上，就可自发地恢复到它母相马氏体状态时的形状。形状记忆合金具有广泛的用途，在工程上具有单程记忆功能的形状记忆合金已被应用于管件等的连接，可使经精密加工的管接头紧固连接，且具有气密、装配迅速、连接可靠、可连接不同材料的管件等优点。此外具有双程形状记忆功能的形状记忆合金也已被应用于电连接器、电致动器和热致动器等。在医学领域具有形状记忆功能的医用金属材料也具有十分重要的用途。例如经过独特的形状记忆处理的镍钛形状记忆合金、铜基形状记忆合金，以及无镍的钛基形状记忆合金等具有形状记忆功能的合金，可在人体温度(37左右)下恢复为原先设计的形状。因为镍钛形状记忆合金的耐蚀性好、综合力学性能优于医用不锈钢，且有高的抗疲劳性和耐磨性、在植入体内后对周围组织基本无不良的影响，因此具有超弹性与记忆特性的镍钛形状记忆合金不但已在矫形外科(如牙齿矫正、口腔正畸、脊柱矫形等)、体内管腔状组织和器官疾病的诊治等方面得到了广泛的临床应用(师昌绪主编，材料大辞典)。但是镍钛形状记忆合金除了存在有镍可能会析出而导致的毒性问题外，还存在有(1)形变较小、形变温度可调节性较小；(2)是不能在体内降解的生物惰性材料，所以在病人康复后必需再次通过手术取出，由此会增加病人的身体痛苦和医疗费用；(3)作为金属材料的力学性能与人肌体的力学性能相差甚大，会因此导致肌体组织受压坏死；(4)因合金材料的生物相容性而引起不良生理反应的危险；(5)病人体内植入金属医疗器件后，对接受核磁共振、X-光、CT等医疗检查就会受到影响和限制；等一系列的缺点，从而限制了镍钛形状记忆合金在医学领域的广泛应用。生物可降解聚合物是指在生理环境下构成材料的分子能自动断裂、从大分子变成小分子、从而使材料从不溶解变成能溶解，然而逐渐被机体代谢或吸收的高分子材料。由于生物可降解聚合物具有比金属材料更好的生物相容性、能自动在体内降解、被代谢或吸收，因此在病人康复后可不需再手术取出，具有使用方便、副作用小、可以减少病人痛苦和医疗费用的优点。由于高分子材料的力学强度大大低于金属材料、且与肌体的力学强度比较接近，所以可以避免对肌体组织造成损害；此外使用高分子医疗器件在植入病人体内后还可避免对核磁共振、X-光、CT等医疗检查时产生不良的影响，因此生物可降解形状记忆聚合物医疗器件在医学领域具有十分重要和迫切的应用。目前形状记忆聚合物主要可分为(1)温度敏感型；(2)离子敏感型；(3)光敏感型等三大类，其中种类最多、应用最广的是温度敏感型聚合物。目前生物可降解形状记忆聚合物主要采用已获得临床应用许可且得到广泛应用的生物降解聚合物制备。形状记忆聚合物的形状记忆机理与记忆合金不同，其形状记忆功能是依赖于不同组分的链段在聚合物中形成微区分相，而其中形变温度较高的相(称为硬相)起到原始形状的保持作用、而形变温度较低的相(称为软相)起到提供形变及保持形变的作用来实现的。形状记忆聚合物的形变温度通常为熔融温度(Tm)或玻璃化转变温度(Tg)。聚合物在加温(温度高于软相的转变温度而低于硬相的转变温度)并施加外力的情况下，由于软相的聚合物分子链可以运动而使聚合物成为预想的形状，然后在保持外力的情况下冷却、冻结软相的分子链使其保持形变所成的预想形状；当再次加温(温度高于软相的转变温度而低于硬相的转变温度)时，在硬相提供的形变应力和软相自身的应力松弛下，聚合物可回复到原始形状，且在冷却后可保持原始形状。该过程可多次重复。生物可降解形状记忆聚合物的明显优点是(1)可以生物降解，在体内使用后可不需再手术取出；(2)聚合物力学性能与肌体的力学性能相近、生物相容性也更好；(3)形状转变温度的可调性好，且形变也大(＞200％)；(4)形状记忆聚合物的降解时间可根据需要而进行调节。因此生物可降解形状记忆聚合物与形状记忆合金相比不仅使用方便、可以减少医疗费用，而且性能更好、具有更广的应用范围。形状记忆聚合物的通常合成方法有(1)用不同单体进行共聚合；(2)先合成低分子量预聚物，而后再用偶联剂偶联成高分子；(3)采用辐射方法使高分子进行交联。如今，人们已开发出了多种生物可降解的形状记忆聚合物，如langer等人的以聚1，4-二氧六环-2-酮低聚物为硬相、聚己内酯低聚物或聚丙交酯乙交酯共聚物为软相的多嵌段共聚物以及聚己内酯低聚物为软相的甲基丙烯酸酯交联聚合物(US Patent 6160084)；YasuoShikinami等人的同时具有形状记忆特性、生物可降解和可吸收的聚乳酸(US Patent 6281262)等。但它们的形状记忆性能、性能的重复性以及力学性能、降解速度与实际应用的需要还有较大的差距。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新的、多组分、以聚L-丙交酯低聚物为硬相和以聚(乙交酯/己内酯)共聚低聚物为软相的、具有医学临床实用价值的生物可降解形状记忆聚合物。本专利技术的又一目的在于提供上述聚合物的制备方法。为实现上述目的，本专利技术提供的生物可降解形状记忆聚合物为温度敏感型形状记忆聚合物，该聚合物以聚L-丙交酯低聚物硬相，以聚(乙交酯/己内酯)共聚低聚物为软相；其中聚L-丙交酯低聚物的分子量为2000～10000，聚(乙交酯/己内酯)共聚低聚物的分子量为2000～10000。本专利技术的制备方法是以聚L-丙交酯低聚物为硬相、聚(乙交酯/己内酯)共聚低聚物为软相的聚L-丙交酯-聚(乙交酯/己内酯)多嵌段共聚物型多组分生物可降解形状记忆聚合物是以偶联方法制备的。由于所采用的组分聚L-丙交酯、聚己内酯和聚乙交酯都是已公认的生物可降解聚合物，因此本专利技术的形状记忆聚合物可在体内自动断裂、从大分子变成小分子、从不溶解变成能溶解，并且最终被机体代谢和吸收。本专利技术的生物可降解形状记忆聚合物具有在加温条件下形变发生后的形变保持能力强、在再加温时回复到形变前形状的形变回复率高、形状记忆功能的重复性高，聚合物具有生物降解性、可消毒性及可加工性，并且性能可通过调节各组分(预聚体)的比例和分子量进行调节，从而易于满足不同应用需求的特点。具体地说，本专利技术的生物可降解形状记忆聚合物由下述方法合成1)分子量为2000～10000的聚L-丙交酯低聚物的合成在一定量的引发剂(乙二醇)和催化剂(异辛酸亚锡)存在下，进行L-丙交酯的真空封管聚合，聚合物用氯仿溶解后再在乙醇中沉淀，将沉淀物过滤并真空抽干，得到产物聚L-丙交酯预聚体。聚合反应的物料重量(克)比为L-丙交酯∶乙二醇∶异辛酸亚锡＝100∶(0.61～3.1)∶0.073，聚合温度为100～160℃，聚合时间为10～48小时。2)分子量为2000～10000的聚(乙交酯/己内酯)共聚低聚物的合成在一定量的引发剂(乙二醇)和催化剂(异辛酸亚锡)存在下，进行乙交酯与己内酯的真空封管聚合，聚合物用氯仿溶解后再在乙醇中沉淀，将沉淀物过滤并真空抽干，得到产物聚(乙交酯/己内酯)共聚低聚物。聚合反应的物料重量(克)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物可降解形状记忆聚合物，以聚Ｌ－丙交酯低聚物硬相，以聚（乙交酯／己内酯）共聚低聚物为软相；其中聚Ｌ－丙交酯低聚物的分子量为２０００～１００００，聚（乙交酯／己内酯）共聚低聚物的分子量为２０００～１００００。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王身国，闵长春，贝建中，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]