一種可生物還原降解型蜂窩狀聚氨酯支架及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種可生物還原降解型蜂窩狀聚氨酯支架及其制備方法和應用，先以2,2′-二硫二乙醇為引發劑，通過開環聚合方法合成含二硫鍵的雙端羥基的聚己內酯；再通過與含二硫鍵的二異氰酸酯反應，形成含二硫鍵的聚酯型聚氨酯；再用氯化鈉溶液浸漬生物模板藤后再煅燒，得藤的負模多孔氯化鈉；最后以含二硫鍵的聚酯型聚氨酯的無水有機溶液浸泡藤的負模多孔氯化鈉，再經干燥、去除負模后獲得蜂窩狀聚氨酯多孔支架，其聚氨酯的分子結構式為本發明工藝簡單、易批量制備、制得的支架具有生物降解可控性強的優點，其蜂窩狀孔結構利于支架內外物質傳輸，能夠用作組織再生修復的多孔支架，是一種綜合性能優異的組織工程支架材料。
【專利說明】一種可生物還原降解型蜂窩狀聚氨酯支架及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物材料領域，特別涉及一種可生物還原降解型蜂窩狀聚氨酯支架及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]組織工程是一種新興的再生醫學技術，它是利用工程學和生物學的基本原理和方法，研究和開發能修復、改善和替換人體組織或器官功能的一類技術。在組織/器官結構修復和功能恢復領域被寄予厚望。組織工程技術是通過在多孔支架上種植特定細胞，經體外或體內培養以形成特定結構的組織/器官，以恢復其功能。多孔支架在決定工程化組織結構和功能中發揮著至關重要的作用，因此開發空間結構和材料功能性質雙重仿生的多孔支架是組織工程技術成功的關鍵。
[0003]在組織工程中，多孔支架包含支架材料和支架孔結構兩重含義。通常，支架材料應該具有良好的生物相容性、生物力學性能、生物可降解性及降解產物無毒性，以及工藝方便性，目前多為可生物降解的高分子材料。在眾多備選材料中，人工合成的生物聚酯類高分子，由于具有原料來源廣泛，降解性能和力學性能可調、成型方法靈活等優點，已成為各種生物醫用材料的首選。然而，聚酯類材料在組織工程中應用的最大缺點是降解速度可控性不夠理想，且降解產物呈酸性，易誘發炎癥。而聚氨酯則以其獨特的力學性能被認為是極具潛力的組織工程支架材料。然而，聚氨酯材料用作組織工程支架材料時，在生物相容性和生物可降解性方面需要改善。例如，專利號為201210560386.2的中國專利公開了一種利用多肽RGD修飾聚氨酯以提高生物相容性的方法。早期的生物醫用聚氨酯材料應用形式多是人造血管、各種導管等，對生物可降解性不作要求或要求不高。與此不同的是，擬用作組織工程支架的聚氨酯則需要較好的生物降解可調性，以獲得與新生組織生長速度匹配的降解速度。
`[0004]組織工程支架的多孔結構主要包括泡沫狀、網眼狀、蜂窩狀和纖維狀等。制備這些孔結構的方法主要包括浙濾法、冷凍干燥法、致孔劑法、相分離法等。其中，由于蜂窩狀孔結構的多孔支架可促進支架內外養分傳輸，利于支架內部細胞的成活和生長，在組織工程中受到特別的重視。目前已發展了單向冷凍干燥法、微針陣列模板法、快速成型法和離子膠凝法等，雖然關于它們的研究均取得了一些進展，但仍存在孔道直徑小或孔隙率低等缺點。最近，專利號為201010602753.1的中國專利公開了一種利用植物多孔組織作為模板制備蜂窩狀多孔支架的技術，可以獲得孔徑范圍為10~160微米的蜂窩狀孔結構，然而該方法步驟較多、工藝復雜。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種可生物還原降解型蜂窩狀聚氨酯支架及其制備方法和應用，該制備方法原料易得、反應條件溫、制得的聚氨酯支架具有生物降解可控性強的優點，能夠用于基于組織工程的組織再生修復。
[0006]為達到上述目的，本發明采用的技術方案為:
[0007]可生物還原降解型蜂窩狀聚氨酯支架，其聚氨酯的分子結構式如下所示:
[0008]
【權利要求】
1.一種可生物還原降解型蜂窩狀聚氨酯支架，其特征在于，其聚氨酯的分子結構式如下所示:
2.根據權利要求1所述的可生物還原降解型蜂窩狀聚氨酯支架，其特征在于:其形貌為蜂窩狀，孔隙率為76%~92%，含有直徑為80~300微米的管狀孔，管狀孔的孔壁上含有大小為10~20微米的微孔。
3.—種如權利要求1或2所述的可生物還原降解型蜂窩狀聚氨酯支架的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)含二硫鍵的雙端羥基聚己內酯的合成:按摩爾比為1:出~18)在反應容器中加入無水的引發劑2，2' - 二硫二乙醇和單體己內酯，再加入己內酯摩爾量5%。~1%的催化劑異辛酸亞錫，在惰性氣氛保護下在110~130°C反應24~48小時，將反應得到的產物提純后再真空干燥，得到含二硫鍵的雙端羥基聚己內酯； 2)含二硫鍵的聚酯型聚氨酯的合成:按摩爾比為(1.02~1.05):1將含二硫鍵的二異氰酸酯和步驟I)得到的含二硫鍵的雙端羥基聚己內酯置于反應容器中作為反應物，然后加入無水甲苯作為溶劑，形成含反應物的有機溶液，再在惰性氣氛保護下加入反應物質量0.5%~1%的催化劑二月桂酸二丁基錫，在65°C~90°C下反應5~10小時，將反應得到的產物提純后再真空干燥，得到含二硫鍵的聚酯型聚氨酯； 3)負模多孔氯化鈉的制備:將生物模板藤加工成樣品，利用NaCl溶液反復對樣品進行浸潰后干燥的操作，得到藤/NaCl復合物，將藤/NaCl復合物干燥后煅燒，按I~:TC /分鐘的升溫速率從室溫升溫至350°C并保溫2~6小時，再以10~30°C /分鐘的升溫速率升至790°C，保溫20分鐘至2小時后 降至室溫，得到藤的負模多孔氯化鈉； 4)可生物還原降解型蜂窩狀聚氨酯支架的制備:將步驟2)得到的含二硫鍵的聚酯型聚氨酯加入到無水有機溶劑中，配成質量濃度為10%~30%的含二硫鍵的聚酯型聚氨酯的無水有機溶液，將藤的負模多孔氯化鈉置于含二硫鍵的聚酯型聚氨酯的無水有機溶液中，在真空環境中保持2~4小時，使含二硫鍵的聚酯型聚氨酯的無水有機溶液進入藤的負模多孔氯化鈉，然后將浸潰了含二硫鍵的聚酯型聚氨酯的無水有機溶液的藤的負模多孔氯化鈉取出，真空干燥，再在水中浸泡以去除氯化鈉，最后經干燥即得到可生物還原降解型蜂窩狀聚氨酯支架。
4.根據權利要求3所述的可生物還原降解型蜂窩狀聚氨酯支架的制備方法，其特征在于:所述的步驟I)中的反應產物用二氯甲烷溶解/乙醚沉淀方法進行提純； 所述的步驟2)中的反應產物用二甲基甲酰胺溶解/乙醚沉淀方法進行提純； 所述的步驟2)中的真空干燥的溫度為45°C。
5.根據權利要求3所述的可生物還原降解型蜂窩狀聚氨酯支架的制備方法，其特征在于:所述的步驟2)中的含二硫鍵的二異氰酸酯為二硫代二甲基異氰酸酯、2，2' -二硫代二乙基異氰酸酯或3，3' - 二硫代二丙基異氰酸酯； 所述的步驟2)中的含反應物的有機溶液中反應物的質量濃度為15%~35%。
6.根據權利要求3-5中任意一項所述的可生物還原降解型蜂窩狀聚氨酯支架的制備方法，其特征在于:所述的步驟3)中的NaCl溶液為飽和溶液； 所述的藤/NaCl復合物的干燥溫度為120°C。
7.根據權利要求3-5中任意一項所述的可生物還原降解型蜂窩狀聚氨酯支架的制備方法，其特征在于:所述的步驟3)中的藤/NaCl復合物中NaCl和藤的質量比為(150~200):100。
8.根據權利要求3-5中任意一項所述的可生物還原降解型蜂窩狀聚氨酯支架的制備方法，其特征在于:所述的步驟4)中的無水有機溶劑為無水的二甲基甲酰胺、四氫呋喃或 甲基亞諷。
9.根據權利要求3-5中任意一項所述的可生物還原降解型蜂窩狀聚氨酯支架的制備方法，其特征在于:所述的步驟4)中的真空環境為-0.06~-0.09MPa ； 所述的步驟4)中的真空干燥是在35~50°C下真空干燥2天； 所述的步驟4)中的浸泡時間為2天，浸泡期間每5小時換一次水。
10.權利要求1或2所述的可生物還原降解型蜂窩狀聚氨酯支架在基于組織工程的組織再生修復用支架方面的應用。`
【文檔編號】C08G63/08GK103495203SQ201310406610
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月9日 優先權日:2013年9月9日
【發明者】錢軍民, 金欣霞, 胥偉軍, 柳雪峰 申請人:西安交通大學