一種具有形狀記憶功能的聚氨酯脲水凝膠的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有形狀記憶功能的聚氨酯脲水凝膠的應(yīng)用。所述水凝膠為聚乙二醇、二異氰酸酯和二胺的共聚物。本發(fā)明提供的聚氨酯脲水凝膠在具有溫度響應(yīng)形狀記憶功能的同時(shí)又具有室溫下水響應(yīng)形狀記憶功能，還可依靠所制水凝膠的良好拉伸性能及PEG在脫水結(jié)晶-吸水去結(jié)晶過程中伴隨的結(jié)晶相轉(zhuǎn)變來(lái)實(shí)現(xiàn)室溫、水介質(zhì)條件下的形變產(chǎn)生、固定和恢復(fù)。它還具有伸長(zhǎng)率大、拉伸強(qiáng)度高的特點(diǎn)，在生物醫(yī)用水凝膠、組織工程、水凝膠支架材料以及形狀記憶功能所賦予的生物醫(yī)用器件等方面具有應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】—種具有形狀記憶功能的聚氨酯脲水凝膠的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有優(yōu)良的機(jī)械性能及可實(shí)現(xiàn)水或熱響應(yīng)性形狀記憶功能的聚氨酯脲水凝膠的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]水凝膠是一種在水中溶脹，但是并不能溶解的物質(zhì)。過去幾十年間，有大量的工作致力于水凝膠的研究，水凝膠這種材料可以廣泛的應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)方面，比如，藥物載體、創(chuàng)傷敷料、軟骨的替換、人工腎臟膜及其他醫(yī)學(xué)器件。但是由于水凝膠處于溶脹態(tài)時(shí)，通常表現(xiàn)為弱的機(jī)械性能，所以其應(yīng)用受到了很大的限制。因?yàn)樽鳛樯镝t(yī)用材料，除需具有一定的生物相似性和相容性外，還需具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、穩(wěn)定性和外力作用下的形變恢復(fù)性能。傳統(tǒng)的提高水凝膠機(jī)械性能的方法主要是依賴于提高化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)的密度，但是提高交聯(lián)點(diǎn)通常會(huì)導(dǎo)致吸水率的降低，而且除去未反應(yīng)的交聯(lián)劑的過程很繁瑣。由于以上這些限制，物理交聯(lián)的水凝膠開始受到廣泛的關(guān)注。文獻(xiàn)(Macromolecules, 2010，43，7637 - 7649)報(bào)道了一種水凝膠，將親水性的聚乙二醇(PEG)軟段與疏水性的POSS硬段結(jié)合起來(lái)，二者都可以形成結(jié)晶區(qū)，硬段結(jié)晶區(qū)可以充當(dāng)物理交聯(lián)點(diǎn)，從而形成有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合網(wǎng)絡(luò)，其剪切模量最高可達(dá)4.0 MPa，但由于其是有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合材料，因此在材料的相容性方面存在不足。
[0003]聚氨酯脲水凝膠中含有氨基甲酸酯基和脲基，分子間可以形成大量的氫鍵，這些氫鍵作用力相當(dāng)于一個(gè)個(gè)瞬態(tài)的交聯(lián)點(diǎn)，從而有利于合成的水凝膠的強(qiáng)度的增強(qiáng)。但是由于水凝膠中含有大量的水分子，在形成氫鍵的過程中，水會(huì)與聚氨酯脲自身的氫鍵發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，以至于水凝膠自身結(jié)構(gòu)中的氫鍵數(shù)目減少，所以大多數(shù)合成的聚氨酯脲水凝膠強(qiáng)度很低。Rint P.Sijbesma課題組合成了一種依靠多重氫鍵與疏水作用力之間的協(xié)同作用形成的在水中很穩(wěn)定的可注射的PEG-脲嵌段共聚物水凝膠，通過調(diào)節(jié)物理交聯(lián)點(diǎn)的密度以及疏水鏈段的長(zhǎng)度，其模量可以在0.4~20 kPa之間進(jìn)行調(diào)節(jié)(Biomacromolecules，2012,13，3966-3976)。但是由于分子中形成的疏水聚集作用不是很強(qiáng)，從形態(tài)上看，這種水凝膠還是比較稀黏，難以定型，很多需要高機(jī)械強(qiáng)度的應(yīng)用方面的因而受到限制。
[0004]此外，需要植入人體的生物醫(yī)用材料在使用時(shí)，怎樣使得植入過程中對(duì)病人造成的創(chuàng)傷最小，植入之后怎樣取出，也受到越來(lái)越多的關(guān)注。形狀記憶聚合物(SMPs)型人工器件恰好滿足了這方面的需求。這是因?yàn)?，具有一定初始形狀的SMPs制品，可在特定的加工程序下產(chǎn)生所需形變，制備成適合微創(chuàng)手術(shù)的臨時(shí)形狀，該臨時(shí)形狀植入體內(nèi)后可在外界刺激(如熱、光、電、磁和溶劑等)下恢復(fù)至其初始形狀。但目前所有SMPs (包括目前已有報(bào)道的水響應(yīng)性SMPs)的形變產(chǎn)生都需在較高的溫度下(聚合物的Tg或Tm以上)進(jìn)行，容易造成材料表面或內(nèi)部的生物活性成分(如蛋白和藥物等)的活性大大降低，甚至失效。同時(shí)，目前絕大部分的SMPs為熱敏型，其形變恢復(fù)也需在較高的溫度下進(jìn)行，易對(duì)植入部位周圍的組織造成損傷。
【發(fā)明者】郭明雨, 崔玉琳, 檀梅 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)