[发明专利]含可控侧链羧基数目的新型聚酯类材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及新型聚酯类材料及其制备方法。

背景技术

聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯及其共聚物等聚酯类可降解高分子材料，由于具有卓越的生物相容性而被广泛应用于生物医学领域的各个方面，如作为生物可降解类手术缝合线，药物控释载体，软骨组织工程的支架材料等。

聚乳酸由于其降解产物乳酸是体内参与三羧酸循环的中间代谢物，在体内的吸收和代谢机理确切，具有优良的生物相容性和生物安全性，已经成为了迄今为止研究应用最多的合成类高分子材料。然而，随着研究的深入，单纯的聚乳酸材料表现出了以下几个方面的问题：1)聚乳酸属于体型降解材料，在降解过程中产生的乳酸会在局部累积从而形成酸性环境，产生酸自催化降解效应，导致材料内部产生垮塌性降解，同时酸性降解产物在局部的过度累积会使得局部酸度过大而出现非感染性炎症；2)聚乳酸材料表面的疏水性较强，在作为组织工程支架材料或者药物控释载体时会影响细胞的功能；3)聚乳酸是以乳酸为原料合成的线性高分子，仅在其链端含有一个羟基和一个羧基，因此缺乏可以与细胞或其他生物活性因子发生进一步反应的活性位点。

为了改善聚乳酸的上述缺陷，使其满足生物医学工程领域的使用要求，近年来许多的研究都集中在对聚乳酸的改性研究上，主要采用两种方法，即物理共混和化学改性。但是物理共混往往存在混合不均匀，使得细胞所接触的材料表面性质不均匀，从而影响细胞在材料表面的生长。而化学改性主要有以下几种方式：1)对聚乳酸的链端羟基或羧基进行改性；2)通过与其他分子进行共聚，在聚乳酸的主链上引入侧链带反应基团的其他链段。尽管，采用化学方法改性后的聚乳酸，其性能得到了较大的提升，但是其力学强度仍然欠缺。而针对这个问题，有研究者考虑在聚乳酸主链中引入苯环，但是其结果却是导致材料具有致癌性。

发明内容

本发明的目的在于含可控侧链羧基数目的新型聚酯类材料及其制备方法，该材料具有良好的生物相容性、生物可降解性、高的力学强度和可供进一步反应的侧链羧基，有利于在生物医学领域的应用；该制备工艺稳定性高，适合于大规模生产。

技术方案主要从两方面着手：1)采用含碱性基团的哌嗪引发的大分子醇聚乳酸为原料，一方面实现对降解产物乳酸的中和，另一方面哌嗪环是一种刚性环，可以达到提高力学强度的作用。2)以乙二胺四乙酸酐为原料，其不仅能够对聚乳酸大分子醇进行扩链，而且可以释放出可供进一步反应的羧基基团。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

含可控侧链羧基数目的新型聚酯类材料的制备方法，具体步骤为：

以分子式如I所示的以哌嗪引发的聚乳酸大分子醇，和分子式如II所示的乙二胺四乙酸酐为原料，以辛酸亚锡和三乙胺为催化剂，在90℃-120℃下冷凝回流反应0.5-2.5小时，得反应液，所述反应液中有含可控侧链羧基数目的新型聚酯类材料

I，其中，m≥1，且n≥1，且哌嗪引发的聚乳酸大分子醇的分子量为1140-7500，m和n为整数；

II。

进一步，在所述反应液中加入0.5N盐酸溶液，产生膜状沉淀，所述膜状沉淀为含可控侧链羧基数目的新型聚酯类材料。

其中，所述原料中，以哌嗪引发的聚乳酸大分子醇和乙二胺四乙酸酐的摩尔比优选为0.95-1.1∶1。

进一步，所述原料中，所述以哌嗪引发的聚乳酸大分子醇和所述乙二胺四乙酸酐的摩尔比更优选为1∶1。

进一步，所述催化剂辛酸亚锡与所述原料哌嗪引发的聚乳酸大分子醇的质量比为1∶750-1500。

进一步，所述催化剂三乙胺与所述原料乙二胺四乙酸酐的摩尔比为2∶1。

进一步，所述哌嗪引发的聚乳酸大分子醇的制备步骤为：将原料哌嗪和丙交酯、催化剂辛酸亚锡充分混合，在130℃-160℃下真空熔融聚合12-36小时，得哌嗪引发的聚乳酸大分子醇；所述哌嗪和丙交酯的摩尔比为1∶10-50，催化剂辛酸亚锡与丙交酯的摩尔比为1∶5000-7500。

进一步，所述丙交酯为D，L-丙交酯。

所述的制备方法获得的新型聚酯类材料。