定向生物可降解聚氨酯制造技术

提供了定向生物可降解热塑性聚氨酯膜。该膜可以通过挤出和拉伸生物可降解聚氨酯膜来制备。聚氨酯可以由生物可降解多元醇和/或生物可降解扩链剂制备。该膜具有高拉伸强度，但仍可在生物条件下降解。该膜可用于制造器械，特别是可植入的医疗器械。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】定向生物可降解聚氨酯
本公开涉及定向生物可降解热塑性聚氨酯膜。该膜可以通过拉伸生物可降解聚氨酯膜来制备。该膜具有高的拉伸强度，并且可用于制造器械，特别是医疗器械。
技术介绍
近年来，已经发现生物可降解聚氨酯在医疗器械，特别是可以植入人体的特定器械的制造中的使用越来越多。可以将生物可降解聚氨酯设计成生物相容性的，包括体内降解产物的生物相容性。可以使用聚酯多元醇、脂肪族二异氰酸酯和二醇扩链剂(chainextender)，例如乙二醇或1,4-丁二醇来配制生物可降解聚氨酯。聚酯多元醇形成聚合物的“软”链段(segment)，而二异氰酸酯和扩链剂一起形成“硬”链段。硬链段由于氢键而提供有序的区域，并赋予聚合物高的机械强度。聚酯多元醇提供软区域并赋予聚合物弹性。聚酯多元醇例如聚己内酯、聚乙交酯和聚丙交酯是生物可降解聚氨酯中使用最广泛的多元醇。这些聚合物之所以发生生物降解，主要是由于聚合物中酯键和氨基甲酸乙酯键的水解降解所致。在此类聚氨酯中，软链段的降解明显快于硬链段。这主要是由于存在相对容易水解的来源于聚酯多元醇的酯键且软链段通常为无定形的性质所致。生物可降解聚氨酯的硬链段是由诸如六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或丁烷二异氰酸酯(BDI)等二异氰酸酯形成的。扩链剂和二异氰酸酯反应形成聚氨酯的硬链段中的氨基甲酸乙酯键。硬链段中的氨基甲酸酯乙键也因水解而降解，但速率明显低于酯键。此类聚氨酯降解为低分子量产物，这些产物被生物再吸收或通过体内废物处理途径中的一种被释放。常规扩链剂如乙二醇或1,4-丁二醇的使用导致具有包含氨基甲酸乙酯官能团的硬链段的聚氨酯。由于与酯键相比，这些键的降解速率相对慢，因此聚合物降解可产生主要包含硬链段的低聚物。对于聚氨酯的某些应用，尤其是当聚氨酯被配制为具有较高百分比的硬链段(较长的硬链段长度)时，这成为一个主要的问题。因此，如果硬链段也分解为低分子量化合物以从体内快速释放，则是理想的。这已经在例如国际专利申请公开号WO2007/033418中通过利用在其主链中具有可水解酯基的生物可降解的扩链剂来解决。这提供了软链段和硬链段在体内条件下都可降解的聚氨酯。聚氨酯可以薄膜形式用于制造医疗器械，这种膜的强度可能是器械性能的重要因素。因此，提供强度高但在体内条件下也是生物可降解的聚氨酯膜将是期望的。本公开解决了该需求。本说明书对任何先前出版物(或从其获得的信息)或任何已知事项的引用不是且不应视为承认或认可或以任何形式暗示，先前出版物(或从其获得的信息)或已知事项构成与本说明书涉及的研究领域的公知常识的一部分。专利技术概述在一个方面，本公开提供了定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，所述膜是生物可降解热塑性聚氨酯经挤出和拉伸的产品。在一些实施方案中，定向生物可降解热塑性聚氨酯膜是双轴定向(biaxiallyoriented)的。定向生物可降解热塑性聚氨酯膜可包含源自于一种或多种多元醇、一种或多种二异氰酸酯和一种或多种扩链剂的聚氨酯。在一些优选的实施方案中，聚氨酯源自于一种或多种聚酯多元醇。扩链剂可以是生物可降解的或不可降解的。优选地，扩链剂包括生物可降解扩链剂。本文所用术语“生物可降解的”通常是指在活生物体/组织正常发挥功能时被分解的能力，优选地被分解为无害、无毒或生物相容性的产物。有利的是，本专利技术公开的聚氨酯膜具有高强度。聚氨酯膜的定向提高了拉伸强度。定向聚氨酯膜可具有大于60MPa，或大于70MPa，或大于80MPa，或大于90MPa，或大于100MPa的极限拉伸强度。在一些优选的实施方案中，定向膜具有大于100MPa的极限拉伸强度。在其他优选的实施方案中，定向聚氨酯膜可具有大于150MPa，或大于200MPa的极限拉伸强度。极限抗拉强度可以大于300MPa或大于400MPa。膜的定向降低了断裂伸长率。膜的定向可以导致当处在应力下时应力应变性能从塑性变形到弹性变形的改变。这对于材料的永久变形不可接受的应用是有利的。定向生物可降解热塑性聚氨酯膜对于施加应力是尺寸不稳定的，或者基本上是尺寸不稳定的。应力包括物理应力且还包括施加热或体内或体外暴露于潮湿环境中。这在诸如收缩膜的应用中可能是有利的。定向生物可降解热塑性聚氨酯膜可以表现出无弹性行为。在另一方面，本公开提供了制备定向生物可降解热塑性聚氨酯膜的方法，包括如下步骤：挤出本文公开的生物可降解聚氨酯，并在单一方向上拉伸经挤出的聚氨酯。在另一方面，本公开提供了制备定向生物可降解热塑性聚氨酯膜的方法，包括如下步骤：挤出本文公开的生物可降解聚氨酯并同时在多于一个方向上拉伸经挤出的聚氨酯。任选地，可以在拉伸后对定向聚氨酯膜进行退火。退火可以为定向聚氨酯提供尺寸稳定性。聚氨酯膜的定向减小了膜的厚度。定向聚氨酯膜可具有约20μm至约1000μm，或约50μm至约500μm，或约50μm至约400μm的厚度。在一些实施方案中，设想了厚度<20μm的膜。本公开还提供了经退火的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜。经退火的膜对于施加应力可以是尺寸稳定的或可以基本上是尺寸稳定的。经退火的膜可能是弹性的。在另一方面，本公开提供了包括根据本文公开的任一实施方案的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜的制品(articleofmanufacture)。在另一方面，本公开提供了包括根据本文公开的任一实施方案的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜的医疗器械。在另一方面，本公开提供了包括根据本文公开的任一实施方案的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜的医疗植入体。在另一方面，本公开提供了层压制件(laminate)，所述层压制件包括至少一个包含根据本文公开的任一实施方案的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜的层。至少另一层可以包含一种或多种聚合物。至少另一层可以包含一种或多种聚氨酯。一种或多种聚氨酯可以是泡沫。在另一方面，本公开提供了包含根据本文公开的一个或多个实施方案的定向膜的收缩膜。影响定向聚氨酯膜的强度或性能的其他因素包括但不限于：·强度随分子量而增加；·如果在存在水分的情况下加工，强度降低，因为水分降低分子量；·水分(当浸泡在水中时通常会看到材料变软–通常会导致伸长率增加以及模量降低，且极限拉伸强度降低以及热转化减少)。如果吸水导致玻璃化转变温度降至测试温度以下，则这可能导致刚度(模量)的较大变化；·凝胶的存在会导致材料在拉伸测试中过早失败；·硬链段含量，通常硬链段比例越高，强度越高；·玻璃化转变的位置可能会影响模量；对于相同的材料，玻璃化转变高于测试温度显示出比玻璃化转变低于测试温度更高的模量。扩链剂可以由式(1)或式(2)表示其中R1、R2和R3独立地选自任选地取代的C1-20亚烷基和任选地取代的C2-20亚烯基。聚氨酯可具有高达200,000道尔顿，或高达150,000道尔顿，或高达100,000道尔顿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，所述膜是生物可降解热塑性聚氨酯经挤出和拉伸的产品。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，所述膜是生物可降解热塑性聚氨酯经挤出和拉伸的产品。


2.根据权利要求1所述的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，其中所述膜是双轴定向的。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，其中所述聚氨酯源自于一种或多种多元醇、一种或多种异氰酸酯和一种或多种扩链剂。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，其中所述聚氨酯源自于一种或多种脂肪族聚酯多元醇。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，其中所述聚氨酯源自于一种或多种生物可降解扩链剂。


6.根据权利要求5所述的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，其中所述一种或多种扩链剂由式(1)或式(2)表示：



其中R1、R2和R3独立地选自任选地取代的C1-20亚烷基和任选地取代的C2-20亚烯基。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，其中所述聚氨酯具有45℃至190℃的熔点。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，其中所述聚氨酯具有高达200,000道尔顿，或高达150,000道尔顿，或高达100,000道尔顿，或高达60,000道尔顿，或高达40,000道尔顿，或高达20,000道尔顿的数均分子量(Mw)。


9.根据权利要求1-8中任一项所述的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，其中所述聚氨酯具有2,000至200,000道尔顿，或5,000至150,000道尔顿，或10,000至100,000道尔顿，或20,000至100,000道尔顿，或2,000至60,000道尔顿，或2,000至40,000道尔顿，或2,000至20,000道尔顿的数均分子量(Mw)。


10.根据权利要求1-9中任一项所述的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，其中所述聚氨酯具有1.0-4.0，或1.0-3.5，或1.5-3.0，或1.0-2.0的多分散度(Mw/Mn)。


11.根据权利要求1-10中任一项所述的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，其中所述多元醇具有约200至约2,000道尔顿，或约200至约1,500道尔顿，或约200至约1,300道尔顿的分子量。


12.根据权利要求1-11中任一项所述的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，其中所述多元醇具有小于或等于约10,000道尔顿，或小于或等于约8,000道尔顿，或小于或等于约6,000道尔顿，或小于或等于约4,000道尔顿，或小于或等于约2,000道尔顿，或小于或等于约1,500道尔顿，或小于或等于约1,000道尔顿，或小于或等于约800道尔顿，或小于或等于约600道尔顿，或小于或等于约500道尔顿，或小于或等于约400道尔顿，或小于或等于约350道尔顿，或小于或等于约300道尔顿的分子量。


13.根据权利要求1-12中任一项所述的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，其中所述多元醇具有小于500道尔顿，或小于400道尔顿，或小于350道尔顿，或小于300道尔顿的分子量。


14.根据权利要求1-13中任一项所述的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，其中所述聚酯多元醇源自于一种或多种二醇引发剂和一种或多种羟基酸、二酸或环酯及其组合。


15.根据权利要求1-14中任一项所述的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，其中所述一种或多种二醇引发剂选自由以下组成的组：乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、戊二醇、六亚甲基二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、十二烷二醇、2-乙基-1,3-己二醇(EHD)、2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二醇(TMPD)、1,4-环己烷二甲醇、二甘醇、二丙二醇及其组合。


16.根据权利要求1-15中任一项所述的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，其中所述二酸选自由以下组成的组：草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一碳二酸、十二碳二酸、十三碳二酸和十六碳二酸及其组合。


17.根据权利要求1-16中任一项所述的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，其中所述羟基酸选自由以下组成的组：l-乳酸、d-乳酸、d,l-乳酸、扁桃酸、苯基乳酸、羟基丁酸、羟基戊酸或乙醇酸及其组合。


18.根据权利要求1-17中任一项所述的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，其中所述环酯选自由以下组成的组：ε-己内酯、乙交酯、丙交酯、扁桃交酯和对二氧杂环己酮及其组合。


19.根据权利要求1-18中任一项所述的定向生物可降解热塑性聚氨酯膜，其中所述聚氨酯还包含在体内条...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·G·摩尔，
申请(专利权)人：宝利诺沃生物材料有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU