稀土催化己二酸酐和碳酸亞乙酯開(kāi)環(huán)聚合及其聚合物的降解和生物相容性研究.pdf

1、近年來(lái)，生物可降解高分子材料被廣泛應(yīng)用于藥物控制釋放，手術(shù)縫合線，人造皮膚，骨固定和修復(fù)以及細(xì)胞組織工程等領(lǐng)域。與非生物降解型高分子材料相比，生物降解型具有更大的優(yōu)點(diǎn)，它不需要二次手術(shù)，是生物醫(yī)用高分子材料發(fā)展的主流方向，本文概述了生物可降解高分子材料的研究進(jìn)展。其中聚酸酐類和脂肪族聚碳酸酯類可降解性高分子材料是80年代初發(fā)展起來(lái)的一類新型可生物降解材料。由于其具有良好的生物相容性、表面溶蝕降解性、降解速度可調(diào)及易加工性等優(yōu)異性能，很快

2、在醫(yī)學(xué)前沿領(lǐng)域得到應(yīng)用。本文概述了聚酸酐和脂肪族聚碳酸酯合成進(jìn)展和臨床應(yīng)用概況。 采用低毒性的芳氧基稀土催化劑——二(2，6-二叔丁基-4-甲基苯氧基)稀土[Ln(DBMP)<,3>]在溫和的條件下單組分催化己二酸酐的開(kāi)環(huán)均聚合，并系統(tǒng)研究了溶劑，溫度、聚合時(shí)間、單體催化劑比例等因素對(duì)聚合的影響，發(fā)現(xiàn)不同的稀土元素配合物對(duì)于催化己二酸酐開(kāi)環(huán)均聚合都具有較高的活性。PAA通過(guò)<'1>H NMR分析分子量為1，500。使用La(DB

3、MP)<,3>催化己二酸酐與己內(nèi)酯的嵌段共聚，制備了一系列不同單體比例的嵌段共聚物，共聚物結(jié)構(gòu)通過(guò)GPC，′H NMR、DSC等手段表征證實(shí)。而相同條件下己二酸酐與2，2-二甲基三亞甲基環(huán)碳酸酯和三亞甲基環(huán)碳酸酯開(kāi)環(huán)共聚合證明只有PAA和聚碳酸酯的共混物。 使用三氟甲磺酸稀土[Ln(OTf)<,3>]催化己二酸酐和環(huán)氧丙烷開(kāi)環(huán)共聚合。詳細(xì)討論了不同的稀土催化劑等反應(yīng)條件對(duì)于共聚合的影響?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)條件制備AA和PO的交替共

4、聚物。在[AA]：[PO]=1：1，[AA+PO]/[Y(OTf)<,3>]=1000，80℃反應(yīng)48小時(shí)，可以制備AA與PO的交替共聚物(M<,n>=4,600)。使用<'1>H NMR分析反應(yīng)機(jī)理，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)非常復(fù)雜，需要進(jìn)一步研究。 使用Ln(DBMP)<,3>單組分催化碳酸亞乙酯和CL開(kāi)環(huán)共聚合，成功制備了一系列具有較高分子量、EC含量不同的Poly(CL-co-EC)s。詳細(xì)研究了不同稀土元素的Ln(DBMP)<,3>的

5、催化活性，發(fā)現(xiàn)輕稀土La和Nd具有最好的催化活性，Nd(DBMP)<,3>催化制備的共聚物分子量最高。詳細(xì)研究了Nd(DBMP)<,3>催化EC和CL開(kāi)環(huán)共聚合的聚合特征。得出了最佳聚合條件為：?jiǎn)误w投料比[EC]：[CL]=30：70，[EC+CU]=1.0 mol/L，[EC+CL]/[Nd(DBMP)<,3>]=500，T=25℃，甲苯溶液，聚合時(shí)間3 h。共聚物的數(shù)均分子量15.97萬(wàn)，分子量分布為1.81。使用<'1>H NMR

6、檢測(cè)表明沒(méi)有發(fā)生EC單體的均聚合和脫CO<,2>副反應(yīng)發(fā)生，所得共聚物為無(wú)規(guī)共聚物，共聚物中的EC含量最高為22 mol-％。使用XRD測(cè)定了不同EC含量共聚物的結(jié)晶度，結(jié)果表明EC的含量越高，共聚物的結(jié)晶度越低。使用DMA檢測(cè)了共聚物的熱學(xué)和力學(xué)性能。結(jié)果顯示共聚物只有一個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(T<,g>(-35.6℃)，隨著EC含量的增加，T<,g>有所增加，但是T<,m>有較大下降(44.5℃)。拉伸測(cè)試測(cè)定了共聚物在25℃時(shí)的強(qiáng)度、楊

7、氏模量和斷裂伸長(zhǎng)率的變化趨勢(shì)。從結(jié)果中可以得到隨著EC含量的增加，共聚物代表剛性的模量和強(qiáng)度指標(biāo)大幅下降，而代表柔韌性的斷裂伸長(zhǎng)率大幅增加(2383％)的結(jié)論。采用“原位聚合”的方法合成了一系列分子量不同的PAA與PCL-b-PAA、PDTC和PTMC共混物。通過(guò)澆鑄成膜的技術(shù)制備了幾種共混物薄膜，并與簡(jiǎn)單溶液共混制備的相應(yīng)的共混物薄膜做了在PBS溶液(pH=7.42)體外降解試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明PAA在24h內(nèi)已降解完畢，是一種快速降解材料

8、。PAA的降解對(duì)剩余的PCL、PDTC和PTMC的降解沒(méi)有明顯影響。通過(guò)觀察比較“原位聚合”和溶液共混制備的聚合物薄膜的降解前后的形貌，發(fā)現(xiàn)“原位聚合”制備的共混聚合物中PAA的分散優(yōu)于溶液共混制備的材料，體外降解后微孔在薄膜本體和表面分布得更均勻，有望用作生物醫(yī)用材料如組織工程支架。 采用Ln(DBMP)3可以成功的催化制備可降解聚合物Poly(CL-co-EC)s。使用靜電紡絲技術(shù)制備了直徑為1μm數(shù)量級(jí)的無(wú)紡布。對(duì)共聚物材