可降解导电生物医用高分子材料制造技术

一种可降解导电生物医用高分子材料，该材料具有如式Ⅰ的分子构成：它以式中高分子包括聚膦腈、壳聚糖、聚乙烯醇、聚β－苹果酸或改性过聚酯为主链，接枝导电基团及可降解基团，改性过聚酯为乳酸、聚乙交酯、聚碳酸酯、聚酸酐、聚己内酯或它们之间的共聚物；导电基团包括：低聚吡咯、低聚噻吩、低聚苯胺或它们之间的共聚物；可降解基团主要包括：（１）氨基类：甘氨酸乙酯、苯丙氨酸乙酯、咪唑等；（２）烷氧基类：甘油、葡萄糖、乳酸、对甲基苯酚、乙醇酸、聚酯。本发明专利技术赋予该高分子材料具有可降解性和导电性，可做成导管、缝合线、薄膜、片、块体及组织工程支架材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导电基团及可降解基团接枝到高分子链上，赋予该高分子可降解性和导电性。技术背景人体的生理功能与生物电之间有相当密切的关系。外界的刺激、心脏跳动和肌肉收縮、 大脑思维等都伴随着生物电的产生和变化。人体某一部位受到刺激后，感觉器官就会产生 动作电位，通过相应的神经纤维传到大脑中枢，大脑中枢根据传来的信息做出反应，发出 指令，并通过传出神经将指令传给相关的效应器官，从而产生器官或组织的功能活动。在生物医学工程领域研究发现，生物电可以反映器官或组织的生理或病理情况。目前， 生物电己经广泛应用于诊断、治疗和控制。部分生物电应用(脑电、心电等)己有精良的 设备和行之有效的诊断标准，并已为广大医生和患者所接受。电刺激可促进损伤的各种组 织愈合，包括神经、血管、肌腱、皮肤、软骨、骨等的再生和修复。药物释放、离子电疗 法就是借助电化学过程驱动药物通过皮肤而进入体内。许多研究表明，生物电对改善人体 的身体健康具有重要的作用。自70年代末导电聚合物出现以来，导电高聚物由于其具有特殊的结构和优异的物理化 学性能而倍受各领域科学工作者的关注。导电高聚物具有类似金属及无机半导体的电学性 能，容易合成和加工处理，能够在人体内传导生物电信号，对所需部位提供局部电剌激。 以聚吡咯(PPY)、聚苯胺(PANI)、聚噻吩(PTH)为典型的导电聚合物，由于具有较低 的成本、较好的导电性、光电性、热电性、可与其它功能材料共聚或复合、可在常温或低 温使用、具有良好的生物相容性等优点，因而受到生物医学工程领域研究者的青睐。研究 表明，细胞(如骨细胞、神经细胞等)的多重功能(如黏附、增殖、迁移和分化、DNA的 合成、蛋白质的分泌等)都可以通过电刺激进行调节。聚吡咯是在这方面研究最早也是最 广泛的一种导电高分子。聚吡咯能促组织细胞生长，刺激神经再生，可用于人造血管移植 以及器官细胞组织工程等领域。通过阳极电刺激纯钛表面聚吡咯涂层，观察体外培养大鼠 成骨细胞生长、增殖和功能分化作用，显示成骨细胞在聚吡咯涂层表面可以形成钙盐沉积， 有良好的附着和铺展形态。将聚吡咯用于桥接周围神经损伤，并施予电刺激，结果显示， 局部微电流能通过局部反射与微蛋白电解产生的活性肽的作用，扩张血管，促进血液渗出， 使再生室中基质前体增多，加速了基质束的形成，有利于形成连接两断端的桥状束，促进 损伤周围神经重建，对神经再生微环境形成有积极意义。虽然利用导电材料对组织(例如神经、骨组织或其它肝组织等)再生的作用，研究了 压电高分子(聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯)及导电高分子(聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩)的效 果。体内和体外实验表明，这种高分子能提高各种组织的再生。目前导电聚合物在生物医学工程领域的应用仍然存在一些不足(1)导电聚合物的加工成型性能。由于大部分导电 聚合物难溶于一般溶剂，因此难以加工成型。(2)导电聚合物降解性能。由于导电聚合物 分子结构为刚性的原因，难以在体内通过新陈代谢降解排除体外。因此，扩大导电聚合物 材料在生物医学工程领域中的应用范围，理想的导电材料需克服以上的不足，设计出利于 人体组织修复和再生的可降解导电生物医用高分子材料。这种新型的生物医用功能材料， 容易加工成型，在体内能通过正常的生理变化及代谢被降解吸收，无须二次手术等优点。 涉及材料科学、生命科学、医学、生物化学、生物物理学、电学等多学科交叉，对生物医 学材料技术的发展，提高人类健康质量具有重要意义。
技术实现思路
专利技术一种新的可降解导电生物医用高分子丰才半斗，该材料以高分子为主链，接枝导电基 团及降解基团。本专利技术所述的一类可降解导电生物医用高分子材料，具有如下式I的分子构成——降解基团-——高分子主链——导电基团I式I中的高分子主链应具有官能团，例如一NH2 (氨基)、一COOH (羧基)、一OH (羟基)、一X (X为卤素元素，Cl， Br， I)等。包括聚膦腈、壳聚糖、聚乙烯醇、聚e -苹果酸、或改性过聚酯，改性过聚酯包括聚乳酸、聚乙交酯、聚碳酸酯、聚酸酐、聚 己内酯或它们之间的共聚物；式i中的导电基团，具有以下n或ni的通式II III式II、 m中，n为3 20的整数，^和R2各自独立地选自氢、卤素、烷基、杂环基、任意取代的芳基或Ri和R2—起形成4 7元任意取代的杂环，该环任选含有选自氧、硫或 氮的杂原子；Z为氮或硫等杂原子；X为羟基、巯基、羧基或氨基官能团；Y为NH、烯基； 式I中的降解基团，包括含杂原子的直链或支链烷基、任意取代的芳环、任意取代的 杂芳环、任意取代的Cw的杂环、任意取代的环垸基、或为(CH)mR3COOR4部分，其中m 为0或1-10值的整数，R3和R4各自独立地选自氢、Cmq的院基、Cw环烷基、杂环基或 任意取代的芳基。式n或ni中导电基团为低聚吡咯、低聚噻吩、低聚苯胺或它们之间的共聚物。式n或 ni中x为氧或氮，降解基团或者为(i)氨基类甘氨酸乙酯、苯丙氨酸乙酯或咪唑；或者为(2)垸氧基类甘油、葡萄糖、乳酸、对甲基苯酚、乙醇酸或聚酯。上述式I中的降解基团为所述的含杂原子的直链或支链烷基，杂原子为氧、硫、氮，直链或支链烷基为饱和或不饱和化合物；所述的含杂原子的任意取代的杂芳环，杂原子为 氧、硫、氮；所述的含杂原子的Cw的杂环，杂原子为氧、硫、氮，杂环为饱和或不饱和 化合物。所述通式n，其中z为氮则为低聚吡咯、z为硫则为低聚噻吩、z部分为氮、部分为 硫则为两者的共聚物。所述通式n中，r,， R2各自独立选甲基，乙基，丙基，丁基，环己基，甲氧基，乙氧 基，苯基，苄基，氯，溴，碘等。所述通式in，其中Y为氮则为低聚苯胺，x可独立选自羟基、巯基或氨基。所述高分子主链应具有官能团，例如一NH2 (氨基)、一COOH (羧基)、一OH (羟 基)、一X等，X为卤素元素，Cl， Br或I。所述改性过的聚酯具有官能团如一NH2 (氨基)、一COOH (羧基)、一OH (羟基)、 一X (X为卤素元素，Cl, Br, I)等。本专利技术所述的可降解导电生物医用高分子材料的制备方法，其制备特征是，将导电基 团接枝到高分子主链上；对于本身能降解的高分子，只需接枝导电基团；对于本身难以或 不能降解的高分子，则既接枝可降解基团，又接枝导电基团。本专利技术所述的可降解导电生物医用高分子材料的合成方法主要包括如下的步骤；步骤l，合成高分子主链；步骤3，合成降解基团；步骤2，合成导电低聚体；步骤4，将降解基团接枝到高分子主链上；步骤5，将导电基团接枝到高分子主链上；步骤6，纯化合成的高分子化合物，得到可降解导电生物医用高分子材料；或者进一步，歩骤7，将步骤6得到的高分子材料的可降解导电生物医用高分子材料加工成型。 现以主链高分子为聚膦腈为例，阐述具体的制备方法和工艺条件歩骤l，将六氯三聚膦腈在O.lmmHg， 6(TC下减压升华纯化后加入聚合管中，在250。C、氮气(N2)保护、0.1 mmHg真空条件下，通过热开环聚合10 20小时得到聚二氯膦腈(PDCP);歩骤2，将可降解化合物(例如对甲基苯酚等)溶解于无水有机溶剂四氢呋喃、苯、 或甲苯后，加入金属钠，回流3 8小时后，得可降解化合物的盐溶液；1P骤3，将步骤2所得的可降解化合物的盐溶液缓慢滴入步骤1制备的聚二氯膦腈的 无水有机溶剂中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可降解导电生物医用高分子材料，其特征是，具有如下式Ⅰ的分子构成：　＊＊＊　Ⅰ　式Ⅰ中的高分子主链包括：聚膦腈、壳聚糖、聚乙烯醇、聚β－苹果酸、或改性过聚酯，改性过聚酯包括：聚乳酸、聚乙交酯、聚碳酸酯、聚酸酐、聚己内酯或它们之间的共聚物；　式Ⅰ中的导电基团，具有以下Ⅱ或Ⅲ的通式：　＊＊＊　式Ⅱ、Ⅲ中，ｎ为３～２０的整数，Ｒ↓［１］和Ｒ↓［２］各自独立地选自氢、卤素、烷基、杂环基、任意取代的芳基或Ｒ↓［１］和Ｒ↓［２］一起形成４～７元任意取代的杂环，该环任选含有选自氧、硫或氮的杂原子；Ｚ为氮或硫等杂原子；Ｘ为羟基、巯基、羧基或氨基官能团；Ｙ为ＮＨ或烯基；　式Ⅰ中的降解基团，包括含杂原子的直链或支链烷基、任意取代的芳环、任意取代的杂芳环、任意取代的Ｃ↓［３－７］的杂环、任意取代的环烷基、或为（ＣＨ）↓［ｍ］Ｒ↓［３］ＣＯＯＲ↓［４］部分，其中ｍ为０或１－１０值的整数，Ｒ↓［３］和Ｒ↓［４］各自独立地选自氢、Ｃ↓［１－１０］的烷基、Ｃ↓［３－７］环烷基、杂环基或任意取代的芳基。

【技术特征摘要】
1、一种可降解导电生物医用高分子材料，其特征是，具有如下式I的分子构成式I中的高分子主链包括聚膦腈、壳聚糖、聚乙烯醇、聚β-苹果酸、或改性过聚酯，改性过聚酯包括聚乳酸、聚乙交酯、聚碳酸酯、聚酸酐、聚己内酯或它们之间的共聚物；式I中的导电基团，具有以下II或III的通式式II、III中，n为3～20的整数，R1和R2各自独立地选自氢、卤素、烷基、杂环基、任意取代的芳基或R1和R2一起形成4～7元任意取代的杂环，该环任选含有选自氧、硫或氮的杂原子；Z为氮或硫等杂原子；X为羟基、巯基、羧基或氨基官能团；Y为NH或烯基；式I中的降解基团，包括含杂原子的直链或支链烷基、任意取代的芳环、任意取代的杂芳环、任意取代的C3-7的杂环、任意取代的环烷基、或为(CH)mR3COOR4部分，其中m为0或1-10值的整数，R3和R4各自独立地选自氢、C1-10的烷基、C3-7环烷基、杂环基或任意取代的芳基。2、 如权利要求1所述的一类可降解导电生物医用高分子材料，其特征是，式 I中导电基团为低聚吡咯、低聚噻吩、低聚苯胺或它们之间的共聚物。3、 如权利要求1所述的一类可降解导电生物医用高分子材料，其特征是，式n或m中x为氧或氮，降解基团或者为氨基类甘氨酸乙酯、苯丙氨酸乙酯或咪 唑；或者为垸氧基类甘油、葡萄糖、乳酸、对甲基苯酚、乙醇酸或聚酯。4、 如权利要求1所述的一类可降解导电生物医用高分子材料，其特征是，所 述的含杂原子的直链或支链烷基，其杂原子为氧、硫或氮，直链或支链烷基为饱 和或不饱和化合物。5、 如权利要求1所述的一类可降解导电生物医用高分子材料，其特征是，所 述的任意取代的杂芳环，其杂原子为氧、硫或氮。6、 如权利要求1所述的一类可降解导电生物医用高分子材料，其特征是，所 述的C3 — 7的杂环，其杂原子为氧、硫或氮，杂环为饱和或不饱和化合物。7、 如权利要求1所述的一类可降解导电生物医用高分子材料，其特征是，所 述的通式II，其中Z为氮则为低聚吡咯，Z为硫则为低聚噻吩，Z部分为氮、部 分为硫则为两者的共聚物。8、 如权利要求1所述的一类可降解导电生物医用高分子材料，其特征是，所 述的通式II中，R,， R2各自独立选甲基，乙基，丙基，丁基，环己基，甲氧基， 乙氧基，苯基，苄基，氯，溴或碘。9、 如权利要求1所述的一类可降解导电生物医用高分子材料，其特征是，所 述通式III，其中Y为氮则为低聚苯胺，X独立选自羟基、巯基或氨基。10、 如权利要求1所述的一类可...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世普，闫玉华，张青松，陈晓明，万涛，王友法，王欣宇，冯涛，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]