專利名稱：一種醫(yī)用生物材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)用生物材料及其制備方法，特別涉及一種交聯(lián)型聚氨酯與絲素接枝共聚的醫(yī)用生物材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，聚氨酯(PU)材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究，一直備受關(guān)注。具有一定生物相容性的特種PU材料已應(yīng)用于與血液接觸的醫(yī)用導(dǎo)管、人工肺、人工心臟和人工角膜等各種人工器官。由于普通PU在與血液接觸時會形成不同程度的凝血，因此，對生物相容性聚合物材料的設(shè)計與修飾成為當(dāng)前生物材料研究中的熱點之一。目前，對聚氨酯材料進行表面修飾的主要方法是本體共聚和界面接技共聚，在聚氨酯分子鏈段中引入親水性合成高分子鏈片斷，如聚硅氧烷、聚氧乙烯和聚醚共混后，通過和異氰酸酯的嵌段共聚形成PU；通過接技共聚在PU界面引入聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯類、磺酸基或磺胺基等負離子基團。上述方法雖能對改善PU界面的血液相容性起到一定的效果，但修飾基團隨著使用時間和儲存時間的延長容易脫落，使PU界面的抗凝血性能逐漸減小而出現(xiàn)老化現(xiàn)象。因此，尋求性能穩(wěn)定的，具有良好生物相容性的新型PU復(fù)合界面，對生物材料的研究和應(yīng)用具有積極的意義。
絲素是一種天然的蛋白質(zhì)材料，對人體無毒、無刺激作用，因此，用絲素蛋白作為原料制成的生物材料具有良好的組織相容性，有利于成纖細胞在其上的增殖。在本發(fā)明作出之前，公告號為CN1059125C的中國發(fā)明專利“一種創(chuàng)面保護膜及其制備方法”，公開了一種將蠶絲脫膠、溶解、透析、提純，制成絲素蛋白膜，用作為創(chuàng)面覆蓋材料的技術(shù)。由于絲素蛋白分子的結(jié)構(gòu)常規(guī)下處于一種無規(guī)則的卷曲狀態(tài)，容易發(fā)生β化而導(dǎo)致純的絲素膜變硬變脆，缺乏柔韌性，所以，將其用于醫(yī)用生物材料，特別是用作為生物的組織器官如喉管、血管等材料，存在一定的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種既能與生物組織有良好的相容性，又具有足夠的柔韌性等力學(xué)性能，且穩(wěn)定性好的醫(yī)用生物材料及其制備方法。
本發(fā)明所述的醫(yī)用生物材料，它為油性交聯(lián)型聚氨酯與絲素接枝共聚的層狀結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所述的醫(yī)用生物材料的制備方法，先將蠶絲脫膠、溶解、透析、提純制成絲素膜狀材料后，再進行如下步驟的加工(1)以異氰酸酯、多元醇為原料制備預(yù)聚體溶液，其中NCO∶OH＝1.35～2.31(mol)；(2)將預(yù)聚體溶液置于絲素膜表面，在溫度為20～50℃，濕度低于5％的惰性氣體氣氛中發(fā)生接枝反應(yīng)，制得絲素-預(yù)聚體接枝物；(3)將上述絲素-預(yù)聚體接枝物在濕度為75～95％，溫度為20～70℃的條件下反應(yīng)，制得聚氨酯與絲素接枝共聚的層狀結(jié)構(gòu)材料。
制備上述預(yù)聚物溶液的多元醇為分子量Mn＝1000～2500的聚烯烴二醇、聚醚二醇、聚醚三醇、聚酯二醇、聚酯三醇中的一種或一種以上的混合物；異氰酸酯為芳香族、脂肪族二異氰酸酯中的一種或一種以上的混合物。
本發(fā)明所述的技術(shù)方案，由于采用的預(yù)聚體溶液中含有活性的-NCO官能團，它能與絲素大分子中的-OH、-NH-、-NH2基團間發(fā)生接枝反應(yīng)，再通過控制反應(yīng)系統(tǒng)的濕度，形成交聯(lián)型聚氨酯膜，因此，成形后的材料在結(jié)構(gòu)上為絲素與聚氨酯接枝共聚，具有將聚氨酯良好的柔韌性等力學(xué)性能與絲素優(yōu)良的組織相容性有機地結(jié)合在一起的優(yōu)點，不僅可作為人體不同部位的創(chuàng)面覆蓋材料，還可以加工成不同的生物組織器官如喉管、血管等，在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
具體實施例方式
對本發(fā)明所述的聚氨酯與絲素接技共聚材料及其制備方法，結(jié)合以下二個實施例作進一步闡明實施例一
先制備絲素膜以家蠶絲為主要原料，將其在濃度為0.05％的碳酸鈉水溶液中脫膠后，按CaCl2∶H2O∶C2H5OH＝1∶8∶2(mol)制備混合溶劑，將絲素溶解，經(jīng)透析后得到絲素溶液，含固量為2-3％；將上述溶液制膜，在溫度為50℃的烘箱中成膜，其厚度約為10μm。
制備預(yù)聚體溶液取分子量Mn＝2000含反應(yīng)活性雙鍵的聚丁二烯二醇，加入適量丙酮和1.0％二丁基二月桂酸錫，混合均勻后，恒溫30℃，電磁攪拌下，在氮氣氣氛中慢慢滴加到甲苯二異氰酸酯(TDI)中，控制聚丁二烯二醇與甲苯二異氰酸酯中的NCO∶OH為1.55mol，充分反應(yīng)1小時左右，制得含固量為20％的預(yù)聚體溶液。
聚氨酯-絲素接枝共聚將上述預(yù)聚體溶液澆注在一定面積的絲素膜上，放置在濕度為5％、溫度為35℃的氮氣氣氛反應(yīng)器中反應(yīng)24小時；調(diào)整濕度到75％，反應(yīng)溫度為50℃，繼續(xù)反應(yīng)一周。在該反應(yīng)中，水被用作為擴鏈劑，氣相中的水分子不斷地擴散到聚丁二烯預(yù)聚體液層表面，并進一步向內(nèi)層擴散，異氰酸酯基和水相遇后發(fā)生反應(yīng)生成胺基，胺基和周圍過量的異氰酸酯基進一步反應(yīng)形成脲鍵，這樣就達到了擴鏈的效果并最終形成交聯(lián)型聚氨酯膜。
取出該雙層復(fù)合膜，用80％ ZnCl2水溶液溶解未反應(yīng)的殘留絲素，再用蒸餾水洗滌，真空干燥后制得聚丁二烯聚氨酯-絲素接枝共聚膜，膜的厚度為80μm，表面絲素含量為2.1mg/cm2。
用該方法制得的聚丁二烯聚氨酯-絲素接枝共聚膜與純絲素膜間的性能比較參見表1。
實施例二如實施例一所述的方法制備絲素膜。
制備預(yù)聚體溶液用多元醇為分子量Mn＝1000的聚丙二醇，加入適量丁酮和濃度為0.5％辛酸錫混合均勻，在30℃的溫度下恒溫，電磁攪拌、氮氣氣氛中慢慢滴加一種芳香族異氰酸酯類的甲苯二異氰酸酯(TDI)，控制聚丙二醇與甲苯二異氰酸酯中的NCO∶OH為1.41mol，充分反應(yīng)1小時后制得預(yù)聚體溶液。
聚氨酯-絲素接枝共聚將制備所得的絲素膜置于含固量為30％的預(yù)聚體溶液中，放置在濕度低于5％的反應(yīng)器中，在35℃下反應(yīng)24小時；然后調(diào)整濕度到95％，反應(yīng)溫度為45℃，繼續(xù)反應(yīng)一周。
將制得的復(fù)合材料用CaCl2∶H2O∶C2H5OH＝1∶8∶2(mol)混合溶劑溶解未反應(yīng)的絲素，反應(yīng)溫度為60℃，時間為5小時，最后用蒸餾水洗滌，真空干燥后得到聚丙二醇聚氨酯-絲素接枝共聚復(fù)合膜，其厚度約為85μm，絲素含量為2.4mg/cm2。
用本實施例所述的技術(shù)方案制備的聚丙二醇聚氨酯-絲素接枝共聚膜與純絲素膜間的性能比較參見表2。
在上述實施例一、實施例二中，所使用的多元醇可以是聚烯烴二醇、聚醚二醇、聚醚三醇、聚酯二醇、聚酯三醇中的一種或一種以上的混合物，異氰酸酯可以是芳香族或脂肪族中的一種或一種以上的混合物，如二異氰酸酯中的2，4-甲苯二異氰酸酯、四亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯和1，4-環(huán)已烷二異氰酸酯等。表1 表2
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)用生物材料，其特征在于它為油性交聯(lián)型聚氨酯與絲素接枝共聚的層狀結(jié)構(gòu)。
2.一種醫(yī)用生物材料的制備方法，蠶絲經(jīng)脫膠、溶解、透析、提純后制成絲素膜狀材料，其特征在于再進行如下步驟的加工(1)以異氰酸酯、多元醇為原料制備預(yù)聚體溶液，其中NCO∶OH＝1.35～2.31(mol)；(2)將預(yù)聚體溶液置于絲素膜表面，在溫度為20～50℃，濕度低于5％的惰性氣體氣氛中發(fā)生接枝反應(yīng)，制得絲素-預(yù)聚體接枝物；(3)將上述絲素-預(yù)聚體接枝物在濕度為75～95％，溫度為20～70℃的條件下反應(yīng)，制得聚氨酯與絲素接枝共聚的層狀結(jié)構(gòu)材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種醫(yī)用生物材料的制備方法，其特征在于制備預(yù)聚物溶液的多元醇為分子量Mn＝1000～2500的聚烯烴二醇、聚醚二醇、聚醚三醇、聚酯二醇、聚酯三醇中的一種或一種以上的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種醫(yī)用生物材料的制備方法，其特征在于制備預(yù)聚物溶液的異氰酸酯為芳香族、脂肪族二異氰酸酯中的一種或一種以上的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉一種醫(yī)用生物材料及其制備方法，特別涉及一種交聯(lián)型聚氨酯與絲素接枝共聚的醫(yī)用生物材料及其制備方法。它采用含有活性－NCO官能團的異氰酸酯為預(yù)聚體，與絲素大分子中的－OH、－NH－、－NH
文檔編號C08F283/00GK1431023SQ0311275
公開日2003年7月23日 申請日期2003年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月23日
發(fā)明者孫東豪, 吳徵宇, 李明忠, 程輝銘 申請人:蘇州大學(xué)