專利名稱：聚酯碳酸酯族的聚合材料及形成此材料的反應(yīng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚酯碳酸酯族的新的聚合材料，以及用于形成此材料的“鏈延長(zhǎng)”反應(yīng)。
更特別地本發(fā)明涉及生物相容的材料，其較佳為用于醫(yī)療的部門，但非全部，用來(lái)制造設(shè)計(jì)為與人或動(dòng)物組織接觸的物體或裝置。
這些新聚合材料由適當(dāng)改性的聚己內(nèi)酯(此后參照為所用的縮寫(xiě)PCL)衍生出來(lái)，因此如所知，此物質(zhì)為生物相容，因而適用于醫(yī)療部門。
PCL市場(chǎng)上可得有各種分子量(從600至2,500)。亦有某些PCL具有較高分子量，但此類與本發(fā)明不相關(guān)。如所知，PCL為一趨向于結(jié)晶的物質(zhì)，且此趨向隨著分子量增加而增加。
例如已知分子量600的PCL不結(jié)晶，而分子量1,250者則為特別結(jié)晶化的蠟狀，而分子量為2,500時(shí)此物質(zhì)則相當(dāng)結(jié)晶。
即PCL結(jié)晶化在某些特別的用途時(shí)可認(rèn)為是缺點(diǎn)。
另一缺點(diǎn)可能發(fā)生在相反的情形下。低分子量的PCL與其它具有較大分子的物質(zhì)結(jié)合時(shí)會(huì)“流出液體”，因?yàn)镻CL分子會(huì)傾向于移動(dòng)至產(chǎn)物的表面，因而會(huì)覺(jué)得粘和油。
在制造用于各式用途的材料，特別是用于醫(yī)療部門的材料時(shí)，使用與其它物質(zhì)結(jié)合的PCL，因而與上述缺點(diǎn)有關(guān)，其基本上由下列事實(shí)所致1.使用具有高分子量的PCL導(dǎo)致產(chǎn)物中晶體的分離；2.使用具有低分子量的PCL導(dǎo)致產(chǎn)物中有流出液體的現(xiàn)象。
因此本發(fā)明的主要目的為克服先前技術(shù)的缺點(diǎn)并使用PCL作為生物相容的材料，提供新的生物相容的聚合物，其可單獨(dú)或與其它已知的物質(zhì)結(jié)合使用，而僅有可忽略量的結(jié)晶或流出液體的現(xiàn)象。
此和其它的目的可由形成本發(fā)明主要物質(zhì)的新聚合物達(dá)成，其主要的特性在下面的權(quán)利要求中表示。
簡(jiǎn)言之，根據(jù)本發(fā)明一種碳酸酯加入已知的PCL分子中 得到下面形式的共聚物 應(yīng)注意此物質(zhì)不再是PCL，因?yàn)榉肿雍刑妓狨ユI。
其為聚酯碳酸酯，該聚酯碳酸酯為一種新物質(zhì)。
有利地，其具有非常高分子量(約，50,000)，因?yàn)榉肿哟笏援?dāng)其與其它分子組合時(shí)流出的情形不再發(fā)生。
同時(shí)，結(jié)晶化的傾向非常受限，因?yàn)閮A向結(jié)晶化的基團(tuán)并不以規(guī)則的方式在分子中排成一列，而是以不規(guī)則的結(jié)構(gòu)排列。結(jié)果為由于晶體的分離，大大限制了混合過(guò)程逆向進(jìn)行的趨勢(shì)。
此外還有第三個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)。靠著這些產(chǎn)物制造共聚物是可能的，其中聚酯碳酸酯的支鏈鍵合于聚乙二醇(此后參照為縮寫(xiě)PEG)的支鏈上，所述聚乙二醇為下列形式-(-OCH2CH2-)m-因此得到的物質(zhì)為PCL與碳酸酯連結(jié)的共聚物，其為下列形式的混合
此新物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)在于PEGs為吸收劑的事實(shí)，且已知其得到最終產(chǎn)物，其中包括改良的生物相容性。
這意味以生物相容性而言，最終產(chǎn)物外表已改良，因此產(chǎn)物特別適用于醫(yī)療方面，但化合物在水中仍不可溶解。
參照上述此為第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
下列為這些新物質(zhì)的七個(gè)實(shí)例，僅以實(shí)例的方法指示。
更特別地其參照為PCL“鏈延長(zhǎng)”反應(yīng)。
下列為實(shí)例中所用的縮寫(xiě)-PCL＝市售的聚己內(nèi)酯；-TBC＝三乙二醇雙氯甲酸酯；-EDPA＝N-乙基-N，N-二異丙基胺；-DMAP＝二甲基氨基吡啶；-PEG＝聚乙二醇；-[μ]＝特性粘度。
得到的新物質(zhì)為生物相容聚合物，其為聚酯碳酸酯族，含有PCL鏈段，分子量在500和15,000之間，較佳為600和5,000之間，連結(jié)或未連結(jié)PEGs鏈段，或聚乙二醇具有分子量在188和4,000之間，較佳為130和1,500之間。
這些材料可以用以下通式定義 其中-n為4和135之間的數(shù)字，較佳為5和40之間；-z為5和300之間的數(shù)字，較佳為10和200之間；-x可為a)烯類基團(tuán)，其具有下列通式 其中-R1和R2可為H，CH3或C2H5，較佳為H或CH3；-m為2和6之間的數(shù)字，較佳為2和4之間；-x可為b)具有下列通式的基團(tuán) 其中-R3可為H或CH3；-p為2和90之間的數(shù)字，較佳為3和34之間；其中-Y可為零或基團(tuán) 其中-R1和R2可為H，CH3或C2H5，較佳為H或CH3；-m為3和6之間的數(shù)字，較佳為2和4。實(shí)例1(PCL+TBC)制備一種溶液，其含有5毫升的PCL 1,250的0.32M的CHCl3溶液(1.6毫摩爾)、0.55毫升EDPA(3.2毫摩爾)和0.199克DMAP(1.6毫摩爾)。使用滴管將0.34毫升的TBC(1.6毫摩爾)溶解于1毫升的無(wú)水CHCl3中。在加入后者后以水浴冷卻。反應(yīng)實(shí)際上是瞬時(shí)的，而混合物變得非常稠。以機(jī)械泵將溶液干燥，并以CH3OH清洗產(chǎn)物數(shù)次。
特性粘度為[μ]＝1.17。在此第一實(shí)例中，參照上述的通式n＝10.7(平均)z＝100(估算) 其中-在Y中，R1＝R2＝H；-m＝2；-R3＝H；-p＝3。實(shí)例2(PCL+PEG)制備一種溶液，其含有1.93毫升的PEG 600的0.83M的CHCl3溶液(1.6毫摩爾)，和0.55毫升EDPA(3.2毫摩爾)，將其滴入1.8毫升的COCl2(3.68毫摩爾)中，以水浴冷卻。任其在攪拌下反應(yīng)15分鐘，然后通過(guò)將N2的氣泡通過(guò)其中至少一小時(shí)，而移除過(guò)量的COCl2氣體。
最后將此溶液滴入含5毫升PCL 1,250的0.32M的CHCl3溶液(1.6毫摩爾)，0.55毫升EDPA(3.2毫摩爾)和0.195克DMAP(1.6毫摩爾)中。
再一次地，反應(yīng)是瞬時(shí)的，且在以水浴冷卻時(shí)將溶液滴入混合物中。
以CHCl3稀釋并以稍微酸性的水，再用中性水萃取至少三次，直到水相具有中性的pH值。使Na2SO4成無(wú)水態(tài)，過(guò)濾并干燥。
特性粘度為[μ]＝0.44。
此粘度參考當(dāng)COCl2中滴入PEG 600和EDPA物質(zhì)時(shí)發(fā)生的反應(yīng)。
此第二實(shí)例中，參照上述的通式n＝10.7(平均)z＝40(估算) 其中-在Y中，R1＝R2＝H；-m＝2；-R3＝H；-p＝13.6(平均)。實(shí)例3(PCL+PCL)制備一種溶液，其含有5毫升的PCL 1,250的0.32M的CHCl3溶液(1.6毫摩爾)，0.55毫升EDPA(3.2毫摩爾)，將其滴入1.8毫升的COCl2(3.68毫摩爾)的2.05M的甲苯溶液中，以水浴冷卻。
任其于攪拌下反應(yīng)15分鐘，然后以N2氣泡通過(guò)其中至少一小時(shí)，而移去過(guò)量的COCl2氣體。
最后將此溶液滴入5毫升PCL 1,250的0.32M CHCl3溶液(1.6毫摩爾)+0.55毫升EDPA(3.2毫摩爾)和0.195克DMAP(1.6毫摩爾)中。
再次地反應(yīng)非常迅速(但低于PCL和PEG間的反應(yīng))，且于水浴冷卻時(shí)將溶液滴入。
以CHCl3稀釋并以稍微酸性的水，再用中性水萃取至少三次，直到水相具有中性的pH值。以Na2SO4成無(wú)水態(tài)，過(guò)濾并干燥。
特性粘度[μ]＝1.13。
再次地此粘度參考當(dāng)COCl2中滴入PCL 1,250和EDPA溶液時(shí)發(fā)生的反應(yīng)。
在此第三實(shí)例中，參照上述的通式n＝10.7(平均)z＝110(估算)
其中-R1＝R2＝H；-m＝2。實(shí)例4(PCL+PEG)如上述實(shí)例2中所述精確地進(jìn)行，另外制備共-(聚-ε-已內(nèi)酯-聚乙二醇)碳酸酯產(chǎn)物，如下表所示。
在每一例子中，使用同體積的0.38M PEG溶液和0.32M PCL溶液，和相同量的其他試劑。實(shí)例5(PCL+PCL)如上述實(shí)例3中所述精確地進(jìn)行，并以實(shí)例4中所示同樣地操作，制備另外的聚己內(nèi)酯碳酸酯產(chǎn)物。
實(shí)例6(PCL+PCL)如實(shí)例3中所述精確地進(jìn)行，但使用兩種不同的PCL在第一和第二相中。
在第一相中COCL2用來(lái)處理PCL 530溶液；在第二相中該溶液純化為PCL 1,250溶液，使用與實(shí)例3中摩爾數(shù)相同的溶液。
產(chǎn)物的特性粘度[μ]為0.42。估計(jì)的分子量為45,000，估計(jì)的z為50。實(shí)例7(PCL+聚丙二醇)如實(shí)例2中所述精確地進(jìn)行，但以相同摩爾數(shù)的丙二醇425溶液取代PEG溶液。產(chǎn)物的[μ]＝0.37；估計(jì)的分子量為35,000，且估計(jì)的z為35。
除了上述特例外，本發(fā)明亦可明顯地針對(duì)實(shí)際應(yīng)用上的各種變化，而認(rèn)為其適于每個(gè)例子中，并不因此脫離本發(fā)明的領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.聚酯碳酸酯族的聚合材料，其特征為含有聚己內(nèi)酯(PCL)的鏈段，其分子量在500和15,000之間，連接或不連接聚乙二醇(PEGs)或聚丙二醇的鏈段，其分子量介于188和4,000之間，可以將該材料定義為下列通式 其中-n為4和135之間的數(shù)字；-z為5和300之間的數(shù)字。
2.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的聚合材料，其特征為聚己內(nèi)酯(PCL)鏈段的分子量較佳為600和5,000之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的聚合材料，其特征為聚乙二醇(PEGs)鏈段的分子量較佳為130和1,500之間
4.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的聚合材料，其特征為；數(shù)字n較佳為介于5和40之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的聚合材料，其特征為；為數(shù)字z較佳為介于10和200之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的聚合材料，其特征為；通式中的X基團(tuán)為烯類基團(tuán)，其具有下列通式 其中-R1和R2可為H，CH3或C2H5；-m為介于2和6之間的數(shù)字。
7.根據(jù)權(quán)利要求第6項(xiàng)的聚合材料，其特征為；R1和R2基團(tuán)較佳為H或CH3。
8.根據(jù)權(quán)利要求第6項(xiàng)的聚合材料，其特征為；數(shù)字m較佳為介于2和4之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的聚合材料，其特征為；通式中的X基團(tuán)具有下列通式 其中-R3可為H或CH3；-p為介于2和90之間的數(shù)字。
10.根據(jù)權(quán)利要求第9項(xiàng)的聚合材料，其特征為；數(shù)字p較佳為介于3和34之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求第9項(xiàng)的聚合材料，其特征為；Y基團(tuán)為零。
12.根據(jù)權(quán)利要求第9項(xiàng)的聚合材料，其特征為；Y基團(tuán)具有下列通式 其中-R1和R2可為H，CH3或C2H5；-m為介于2和6之間的數(shù)字。
13.根據(jù)權(quán)利要求第12項(xiàng)的聚合材料，其特征為；R1和R2基團(tuán)較佳為H或CH3。
14.根據(jù)權(quán)利要求第12項(xiàng)的聚合材料，其特征為；數(shù)字m較佳為介于2和4之間。
15.一種反應(yīng)，其用來(lái)形成根據(jù)權(quán)利要求第1至14項(xiàng)的聚合材料，其特征為；聚己內(nèi)酯(PCL)制成在氯仿(CHCL3)、和N-乙基-N，N-二異丙基胺(EDPA)和二甲基氨基吡啶(DMAP)中的溶液，再將溶于無(wú)水氯仿(CHCl3)的三乙二醇雙氯甲酸酯(TBC)滴入其中，在滴入時(shí)使用水浴冷卻。
16.一種反應(yīng)，其用來(lái)形成根據(jù)權(quán)利要求第1至14項(xiàng)的聚合材料，其特征為；將聚乙二醇(PEG)制成在氯仿(CHCl3)和N-乙基-N，N-二異丙基胺(EDPA)中的溶液，然后滴入光氣(COCl2)中，使用水浴冷卻，在攪拌下使溶液反應(yīng)15分鐘，然后再滴在聚己內(nèi)酯(PCL)的氯仿(CHCl3)、N-乙基-N，N-二異丙基胺(EDPA)及二甲基胺基吡啶(DMAP)的溶液上，在滴入時(shí)使用水浴冷卻。
17.一種反應(yīng)，其用來(lái)形成根據(jù)權(quán)利要求第1至14項(xiàng)的聚合材料，其特征為；聚己內(nèi)酯(PCL)制成在氯仿(CHCl3)和N-乙基-N，N-二異丙基胺(EDPA)中的溶液，然后滴入光氣(COCl2)中，使用水浴冷卻，在攪拌下使溶液反應(yīng)15分鐘，然后再滴在聚己內(nèi)酯(PCL)的氯仿(CHCl3)、N-乙基-N，N-二異丙基胺(EDPA)及二甲基氨基吡啶(DMAP)的溶液上，在滴入時(shí)使用水浴冷卻。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于聚酯碳酸酯族的聚合材料,這些材料含有聚己內(nèi)酯(PCL)的鏈段,其分子量在500和15,000之間;連接或不連接聚乙二醇(PEGs)或聚丙二醇的鏈段,其分子量介于188和4,000之間,該材料定義為下列通式:其中:－n為4和135之間的數(shù)字;－z為5和300之間的數(shù)字;－X可為烯類基團(tuán)或另外更復(fù)雜的基團(tuán)。
文檔編號(hào)C08G63/64GK1335329SQ0012174
公開(kāi)日2002年2月13日 申請(qǐng)日期2000年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月24日
發(fā)明者P·菲爾盧蒂, G·拉蒂尼 申請(qǐng)人:Evc技術(shù)公開(kāi)股份有限公司