可降解聚酯生物彈性體的合成與制備、結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、生物醫(yī)用材料，也稱生物材料，是指用于醫(yī)療的能植入生物體或能與生物組織相結(jié)合的材料。隨著材料科學(xué)的發(fā)展和生物醫(yī)學(xué)科學(xué)的進(jìn)步，從醫(yī)療器械到具有人體功能的器官，從整形材料到現(xiàn)代醫(yī)療儀器設(shè)備，生物材料的應(yīng)用幾乎涉及生物醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。如今，人們希望植入體內(nèi)的材料只是起到暫時(shí)替代的作用，并隨著組織或器官的再生而逐漸降解吸收，以最大限度地減少材料對(duì)機(jī)體的長(zhǎng)期影響。因此，可生物降解醫(yī)用高分子材料越來(lái)越受到人們的重視。 網(wǎng)絡(luò)型聚酯生物彈性體，作

2、為一類新型的生物醫(yī)用材料，不僅具有傳統(tǒng)線型聚酯生物材料優(yōu)良的生物相容性和可生物降解性能，而且具有自身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、優(yōu)良的柔韌性、以及與人體軟組織模量的相匹配性，目前已成為科學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。 本論文在系統(tǒng)文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合本研究小組在先進(jìn)彈性體材料方面的科研優(yōu)勢(shì)，通過(guò)選擇生物相容性較好的反應(yīng)單體進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，在“綠色”合成理念的指導(dǎo)下，成功制備了熱塑性的可生物降解聚癸二酸甘油酯彈性體TM-PGS和熱固性的聚癸二酸甘油檸

3、檬酸酯彈性體PGSC，并系統(tǒng)地研究了材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，此外還對(duì)這兩種材料進(jìn)行了初步的細(xì)胞毒性評(píng)價(jià)。 本論文研究的主要內(nèi)容和取得的成果如下： (1)利用直接熔融縮聚的方法(一步法)，以甘油和癸二酸為單體，在不同摩爾配比的條件下(2/2.5、2/3、2/3.5、2/4)，成功制備了一種可生物降解、具有一定熱塑性能(可模壓成型)的聚癸二酸甘油酯彈性體TFM-PGS。研究發(fā)現(xiàn)，該彈性體溶膠含量在69～85％之間，

4、交聯(lián)密度較小(凝膠質(zhì)量溶脹度在2700～5200％之間)：材料結(jié)構(gòu)中含有大量的羥基，分子鏈段間存在較強(qiáng)的氫鍵作用；材料具有結(jié)晶區(qū)域和非晶區(qū)域共存的微相分離結(jié)構(gòu)；通過(guò)單體摩爾配比的控制，材料具有可調(diào)的力學(xué)性能(拉伸強(qiáng)度0.1～0.7MPa、彈性模量0.05～0.7MPa、伸長(zhǎng)率12～115％)、較好的親水性能(水接觸角45～57°)和較低的吸水率(3～8％)；材料經(jīng)過(guò)7.5天的降解，其失重可達(dá)到30％以上，材料的降解速率受材料的溶膠含量、

5、交聯(lián)密度的大小、溶膠的支化程度、以及溶膠和凝膠間氫鍵作用強(qiáng)弱的影響；該材料以期用作藥物緩釋載體、止血?jiǎng)?、骨蠟、組織工程支架和外科手術(shù)防粘連膜等方面。相關(guān)內(nèi)容未見國(guó)內(nèi)外報(bào)道。 (2)用兩步熔融縮聚的方法(兩步法)，以甘油和癸二酸為單體，在制備摩爾比2/2不同分子量的：PGS預(yù)聚物的基礎(chǔ)上，按總摩爾比2/2.5加入癸二酸繼續(xù)反應(yīng)，成功制備了可生物降解、具有一定熱塑性能(可模壓成型)的聚癸二酸甘油酯彈性體TM-PGS。研究發(fā)現(xiàn)，該彈性

6、體溶膠含量在61～63％之間，交聯(lián)密度仍較小(凝膠質(zhì)量溶脹度在2000～2600％之間)；材料結(jié)構(gòu)中含有大量的羥基，分子鏈段間存在強(qiáng)的氫鍵作用；材料具有結(jié)晶區(qū)域和非晶區(qū)域共存的微相分離結(jié)構(gòu)；通過(guò)預(yù)聚體分子量的控制，材料具有可調(diào)的力學(xué)性能(拉伸強(qiáng)度0.4～0.7MPa、彈性模量0.3～ 0.7MPa、伸長(zhǎng)率100～260％)、較好的親水性能(水接觸角34～44°)和較低的吸水率(1～9％)；材料經(jīng)過(guò)28天的降解，其失重可達(dá)到30％

7、以上；材料的降解速率受到材料的溶膠含量及分子量大小、交聯(lián)密度的大小、親水性和吸水率，以及溶膠與凝膠間氫鍵作用強(qiáng)弱的影響；該材料以期用作藥物緩釋、止血材料、骨臘、組織工程支架和外科手術(shù)防粘連膜等方面。該研究目前未見國(guó)內(nèi)外報(bào)道。 (3)一步法和兩步法制備的TM-PGS彈性體都具有熱塑性能，這是因?yàn)椋旱谝?，溶膠的含量達(dá)到了60％以上；第二，交聯(lián)密度較?。坏谌?，材料除了凝膠的共價(jià)鍵交聯(lián)外，大量的可逆氫鍵作用也為材料的交聯(lián)做出貢獻(xiàn)；第四，

8、材料的凝膠和溶膠都可以結(jié)晶；第五，材料殘余的癸二酸單體起增塑劑的作用。 (4)利用兩步熔融縮聚的方法(兩步法)，先按摩爾比2/2制備一定分子量的PGS預(yù)聚物，然后以檸檬酸作為第三單體擴(kuò)鏈交聯(lián)，在模具中固化成型，成功制備了可生物降解的、熱固性的聚癸二酸甘油檸檬酸酯彈性體PGSC。研究發(fā)現(xiàn)，該彈性體溶膠含量在7～30％之間，交聯(lián)密度較大(凝膠質(zhì)量溶脹度在200～570％之間)；材料結(jié)構(gòu)中含有大量的羥基，分子鏈段間存在較強(qiáng)的氫鍵作用；

9、材料為無(wú)定型態(tài)，不存在結(jié)晶；通過(guò)檸檬酸交聯(lián)劑的用量和成型時(shí)間的控制，材料具有可調(diào)的力學(xué)性能(拉伸強(qiáng)度0.4～1.46MPa、彈性模量0.45～3.26MPa、伸長(zhǎng)率5l～171％)、一定的親水性能(水接觸角70～85°)和吸水率(8～14％)；材料具有相對(duì)較慢的體外降解速度，經(jīng)過(guò)28天的降解，其失重不到25％，但是在降解的過(guò)程中，材料吸收大量的水，可達(dá)200％以上；該材料以期用作藥物緩釋、組織工程支架和外科手術(shù)防組織粘連膜等方面。相關(guān)內(nèi)